JP2011107542A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラと層厚規制ローラとの間にトナー過多領域が形成されにくくする。
【解決手段】第１の方向Ｒ１に回転しながら外周面に保持した現像剤を感光体ドラム１０に供給して、当該感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を現像する現像ローラ１２−２と、現像ローラ１２−２に保持される現像剤の層厚を規制する層厚規制ローラ４４と、現像ローラ１２−２を回転駆動させる現像ローラ駆動モータ１０１ａと、感光体ドラム１０の静電潜像を現像していないときに現像ローラ１２−２が第１の方向Ｒ１とは反対の第２の方向Ｒ２に回転するように現像ローラ駆動モータ１０１ａを制御する制御部１００とを有する構成とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によるプリンタ等の画像形成装置では、静電潜像の形成された感光体ドラム（像保持体の一例）に現像ローラ（現像手段の一例）で現像剤を供給して、当該静電潜像を可視化している。そして、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤を用いた画像形成装置では、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの間の摩擦によりトナーに充分な電荷を付与して現像ローラの磁力で吸着し、これを層厚規制ローラ（層厚規制手段の一例）で予め設定された層厚に規制している。

なお、電子写真方式の画像形成装置について記載した文献としては、例えば特開平７−２０７１７号公報がある。

特開平７−２０７１７号公報

本発明は、現像手段と層厚規制手段との間にトナー過多となる領域が形成されにくくした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の画像形成装置は、第１の方向に回転しながら外周面に保持した現像剤を像保持体に供給して、当該像保持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に保持されて前記像保持体に供給される現像剤の層厚を規制し、前記現像手段の移動方向で下流側に行くに従って前記現像手段との距離が狭くなる部位を有する層厚規制手段と、前記現像手段を回転駆動させる回転駆動手段と、前記像保持体の静電潜像を現像しているときに前記現像手段が前記第１の方向に回転し、前記像保持体の静電潜像を現像していないときに前記現像手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転するように前記回転駆動手段を制御する制御手段とを有する、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、画像形成処理が終了した後に前記現像手段が前記第２の方向に回転するように前記回転駆動手段を制御する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記第２の方向に回転する角度は、前記現像手段に設けられた現像剤剥離部の位置と前記第２の方向に沿って前記現像手段が前記層厚規制手段と対向する位置までとの間の角度以上である、ことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、現像手段と層厚規制手段との間にトナー過多となる領域が形成されにくくなる。

請求項２記載の発明によれば、本発明を採用しない場合と比して、第２の方向への回転が画像形成処理開始までの立ち上がり時間を短くすることがない。

請求項３記載の発明によれば、現像手段上に保持されている現像剤量が少ない現像剤剥離部を通過した表面が、層厚規制手段と対向する部位を通過することができ、本発明を採用しない場合と比して、より、現像手段と層厚規制手段との間にトナー過多となる領域が形成されにくくなる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置としてのプリンタの外観を示す斜視図である。 図１のプリンタの内部構成を示す説明図である。 図１のプリンタの制御系を概略的に示すブロック図である。 図１のプリンタに装着された画像形成ユニットを示す概略図である。 図１のプリンタの外側扉および内側扉を開いた内部構造を示す図である。 図１のプリンタに装着される現像装置を示す断面図である。 層厚規制ローラにおいてトナー過多領域が形成された状態を示す模式図である。 層厚規制ローラに過多領域が形成されたときの画像を示す図である。 現像ローラが第１の方向に回転したときの現像剤の状態を説明する図である。 現像ローラが第２の方向に回転したときの現像剤の状態を説明する図である。 トナー濃度と現像剤量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本発明についての実施の形態に係る画像形成装置としてのプリンタＰＲ１について説明する。

図１および図２において、プリンタＰＲ１は、装置本体として樹脂製の筐体１内に、記録媒体としての印刷用紙の格納部、印刷用紙の搬送機構、印刷用紙に対して画像形成を行う画像形成ユニット等が収納されている。そして、パーソナルコンピュータやスキャナ等から送られてくる画像データに基づいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のトナーを用いて印刷動作を実行する。

プリンタＰＲ１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナー像を形成する４つの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを備えている。これらの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫはそれぞれ独立して着脱されるようになっている。

図２および図４に示すように、４つの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、形成する画像の色以外はすべて同様に構成されており、予め設定された速度で回転する感光体ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）（像保持体の一例）と、この感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面を帯電する帯電ローラ１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）と、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ上に形成された静電潜像を対応する色のトナー（現像剤の一例）で現像する現像装置１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）と、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）などで構成されている。さらに、図４において、後述する中間転写ベルト１５にトナー像を転写した後の感光体ドラム１０に残留する電荷を除去する除電装置３１、および帯電ローラ１１の表面をクリーニングする帯電ローラクリーナ３２が配置されている。

これらの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの上方には、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ上に形成された静電潜像を現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋで現像するために用いられるトナー（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のトナー）がそれぞれ収容されたトナーカートリッジ８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）が着脱自在に装着されている。

現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにトナーを供給する現像ローラ１２−２（１２Ｙ−２，１２Ｍ−２，１２Ｃ−２，１２Ｋ−２）（現像手段の一例）を有している。そして、トナーカートリッジ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋに収容された例えば二成分の現像剤を攪拌しつつ現像ローラ１２Ｙ−２，１２Ｍ−２，１２Ｃ−２，１２Ｋ−２へと供給し、現像ローラ１２Ｙ−２，１２Ｍ−２，１２Ｃ−２，１２Ｋ−２に供給された現像剤の層厚を規制しながら、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向する現像領域へと搬送し、当該感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面に形成された静電潜像をトナーで現像するように構成されている。

これにより、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの下方には、帯電された感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光装置１４が配置されている。

画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫとトナーカートリッジ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋとの間には、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに形成されたトナー像が転写（一次転写の一例）されるユニット化された中間転写ベルト１５が、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに接触するように設けられている。中間転写ベルト１５は筐体１に対して着脱自在で、３つのローラ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（何れか１つのローラが駆動ローラ、他のローラが従動ローラ）に掛け渡されており、これらのローラ１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより、図面の矢印で示す方向に回転する。そして、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに形成されたトナー像が中間転写ベルト１５上に重ね合わされて転写されることにより、中間転写ベルト１５上にはフルカラーのトナー像が形成される。

なお、中間転写ベルト１５を挟んでローラ１６ｃと対向する位置には、中間転写ベルト１５上の残留トナーを除去するためのクリーナ２２が配置されている。

中間転写ベルト１５を感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋとで挟むようにして、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに形成されたトナー像を中間転写ベルト１５にそれぞれ転写するための一次転写ローラ１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）が配置されている。なお、一次転写ローラ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋはユニット化された中間転写ベルト１５に組み込まれており、中間転写ベルト１５と一体となって着脱される。

また、ローラ１６ａと対向する位置には、中間転写ベルト１５に転写されたフルカラートナー像を記録媒体である用紙Ｐに転写するための二次転写ローラ１７が、ローラ１６ａとで中間転写ベルト１５を挟むニップ部Ｎを形成するように設けられている。

筐体１の下部には用紙Ｐの収容された給紙カセット１８が装着されている。そして、給紙カセット１８からピックアップローラ１９にて一枚ずつ取り出された用紙Ｐは、前述したニップ部Ｎを経由して定着装置２０を通り、筐体１の上部に形成された排紙トレイ２４へと至る用紙搬送路Ｒを搬送される。そして、一対のレジストローラ２３でタイミングを計られて用紙Ｐがニップ部Ｎに送り込まれると、中間転写ベルト１５上のフルカラートナー像が二次転写ローラ１７により用紙Ｐに転写される。その後、転写されたトナー像が定着装置２０で定着された後、排紙トレイ２４上に排出される。

なお、筐体１の側部には手差しトレイ２１が設けられており、手差しトレイ２１からも用紙Ｐが用紙搬送路Ｒを搬送されるようになっている。

筐体１の内部には、制御部１００（制御手段の一例）が設けられており、この制御部は、画像データに対して画像形成を実行するプリンタエンジン１０１を制御する。

このプリンタエンジン１０１において、前述の露光装置１４にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色の画像データが順次出力され、露光装置１４から画像データに応じて出射される４本のレーザビームが、それぞれの感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ上に走査露光されて静電潜像が形成される。

図３において、本実施の形態のプリンタＰＲ１で制御系を構成する制御部１００は、内部バス１００ａを介して、各種演算処理等を行うＣＰＵ１００ｂ、外部装置との間で印刷情報等の入力を行う入力インターフェイス（入力Ｉ／Ｆ：受信手段）１００ｃ、印刷情報の一時的な格納や演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ１００ｄ、印刷制御処理等を実行するプログラムや各種データ等が格納されたＲＯＭ１００ｅ、画像形成を実行する手段であるプリンタエンジン１０１との間で制御情報等の授受を行うプリンタエンジン・インターフェイス（プリンタエンジンＩ／Ｆ）１００ｆが接続されて構成されている。

プリンタエンジン１００は、本実施の形態に係るプリンタＰＲ１においては、前述した画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫ等の実際に印刷を行う機構全体をいい、前述した現像ローラ１２−２を回転駆動させる現像ローラ駆動モータ（回転駆動手段の一例）１０１ａも、これに含まれている。

なお、制御部１００の構成は本実施の形態に限定されるものではなく、プリンタＰＲ１の画像形成動作を司る様々な構成が採用される。

また、図示する場合では、入力インターフェイス１００ｃはネットワーク（ＬＡＮ等）１０２を介してプリンタドライバを搭載したホストコンピュータＰＣ等に接続されている。なお、プリンタＰＲ１とホストコンピュータＰＣ等との接続は、ネットワーク１０２を介して行う場合に限定されず、プリンタケーブル等を介してパーソナルコンピュータ等と一対一で接続されるようにしてもよい。なお、本実施の形態では通信手段の一例としてネットワーク１０２が用いられているが、他の通信手段でもよい。

図１において、筐体１の一側面（図１では正面側の面）には、手動で開閉する外側扉２が設けられている。

図１および図５に示すように、外側扉２を開放した状態において露出される筐体１の内部には、前述したユニット化された中間転写ベルト１５および４つの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫが着脱自在に装着されている。ここで、本実施の形態では、４つの画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの筐体１への装着部位が上下方向で順次異なっており、画像形成ユニットＳＹが最も高い位置に装着され、以下、画像形成ユニットＳＭ、画像形成ユニットＳＣ、画像形成ユニットＳＫと装着部位が順次低くなっている。

これら中間転写ベルト１５および画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、図１に示すように、中間転写ベルト１５および画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫが着脱される開口部５ａが形成された内部壁５に取り付けられて下部を支点にして開閉されるとともに、閉鎖時には開口部５ａを閉塞する内側扉３により隠蔽されている。

図示するように、内側扉３には、閉鎖された当該内側扉３を内部壁５にロックする位置と、内部壁５とのロックを解除する位置とに移動する解除レバー４が２箇所に設けられている。

ここで、図６において、現像装置１２は、帯電電位の差による潜像を保持することができる感光体ドラム１０と対向して設けられており、ハウジング４０内には、現像剤が収納される現像剤収納室４１と、現像剤収納室４１内の現像剤や前述したトナーカートリッジ８から送り込まれた現像剤を現像ローラ１２−２に供給する現像剤供給室４２とが形成されている。

現像剤収納室４１には、その下端に位置して第１の現像剤供給口４０ａが形成されており、当該第１の現像剤供給口４０ａによって現像剤収納室４１と現像剤供給室４２とが相互に空間的につながっている。また、現像剤収納室４１の上下方向の中間には第２の現像剤供給口４０ｂが形成されている。なお、現像剤供給口４０ａ，４０ｂには、現像装置１２の使用開始時に除去されるフィルム状のシール材４３が熱溶着されている。

また、現像剤供給室４２および第２の現像剤供給口４０ｂに面して、感光体ドラム１０の表面に二成分現像剤を付着させる前述の現像ローラ１２−２が配置されている。さらに、現像ローラ１２−２と軸線を沿うようにして、層厚規制ローラ４４が現像ローラ１２−２の周面と近接または接触して配置されている。

現像ローラ１２−２は、現像スリーブ１２−２ａと、複数の磁極を持つ磁石ローラ１２−２ｂとを備えた円筒状の部材で主要部が構成されており、磁石ローラ１２−２ｂは周面に沿って複数の永久磁石が設けられ、位置を固定して支持されている。磁石ローラ１２−２ｂは、異なる磁性の磁石が交互に連続して配置されているが、感光体ドラム１０と対向する位置および当該位置と離れた位置(本実施の形態では、略反対側の位置）には、同磁性の磁石が連続して配置されている。なお、図６では、後述する現像剤剥離部を構成する磁石１２−２ｄのみが図示されている。一方、現像スリーブ１２−２ａは磁石ローラ１２−２ｂの周面の外側に配置された円筒状部材であり、軸線回りに回転するようになっている。現像スリーブ１２−２ａには、アルミニウム、非磁性ステンレス等からなる円筒体等が用いられ、直流に交流を重畳した交流重畳直流電圧が印加されるようになっている。

感光体ドラム１０との対向位置および当該位置と離れた位置に、同磁性の磁石が連続して配置されているのは、同磁性の磁石により形成される反発磁界により現像剤に作用する磁力を弱めるためのものである。すなわち、感光体ドラム１０との対向位置で磁石の磁力を弱めることにより、現像剤が高効率で感光体ドラム１０に供給される。また、当該位置と離れた位置で磁石１２−２ｄ（現像剤剥離部の一例）の磁力を弱めることにより、現像剤が現像ローラ１２−２から剥離される。

また、現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０との間隙は、トナーを飛翔させることが十分に可能な距離、例えば０．５ｍｍ前後に設定されている。なお、感光体ドラム１０は、図４中にて示す矢印の方向に例えば１６０ｍｍ／Ｓｅｃで回転し、表面の全体が帯電ローラ１１により−６５０Ｖに帯電される。さらに、帯電された後、露光装置１４により露光された静電潜像は電位が−２００Ｖとなる。

層厚規制ローラ４４は磁性の金属で構成されて、径方向断面が円形となった棒状体であり、層厚規制ローラ４４と対向する位置には、現像ローラ１２−２に内蔵された複数の永久磁石のうちの一つの磁石１２−２ｃが、層厚規制ローラ４４と互いに向き合うように配置されている。そして、磁石１２−２ｃの磁力の大きさまたは使用される現像剤の透磁率を変えることにより、現像スリーブ１２−２ａ上の現像剤の層厚が規制される。なお、層厚規制ローラ４４の軸は、ハウジング４０の長手方向に位置する壁面に取り付けられている。

現像ローラ１２−２に現像剤を供給する現像剤供給室４２内には、現像剤を撹拌しながら前述した現像ローラ１２−２に供給する撹拌供給部材４５，４６が設けられている。撹拌供給部材４５は前述した第１の現像剤供給口４０ａに面して配置されおり、撹拌供給部材４６は現像ローラ１２−２に対向して配置されている。

撹拌供給部材４５，４６は、それぞれ回転軸４５ａ、４６ａを備えており、これらの回転軸４５ａ、４６ａはハウジング４０の周壁にそれぞれ回転自在に支持されている。また、撹拌供給部材４５，４６は、これらの回転軸４５ａ、４６ａが現像ローラ１２−２の回転軸に沿った方向に配置されている。

回転軸４５ａ、４６ａには、螺旋羽根４５ｂ、４６ｂが螺旋状に巻き付けられて形成されている。そして、撹拌供給部材４５および撹拌供給部材４６がそれぞれ回転すると、螺旋羽根４５ｂ、４６ｂによって、現像剤供給室４２内に収容された現像剤が撹拌されながら軸方向へ搬送されるようになっている。

撹拌供給部材４５と撹拌供給部材４６との間には仕切り壁４７が設けられて現像剤供給室４２が２つに仕切られている。そして、仕切り壁４７の長手方向の両端部には接続口（図示せず）が形成されており、これらの接続口によって、仕切り壁４７で仕切られた現像剤供給室４２の２つの空間が繋がっている。また、撹拌供給部材４５，４６は、互いに逆方向に現像剤を搬送するように回転方向が設定されている。

したがって、現像剤供給室４２内の現像剤は、撹拌供給部材４５および撹拌供給部材４６の回転によって撹拌されるとともに搬送され、さらに仕切り壁４７で仕切られた２つの空間を循環するようになっている。

なお、現像剤が収納される現像剤収納室４１は、上述のように現像剤供給口４０ａ，４０ｂが形成され、これら現像剤供給口４０ａ，４０ｂにはシール材４３が熱溶着されている。そして、現像装置１２の使用開始時にシール材４３を除去することで、現像剤収納室４１内の現像剤が現像剤供給口４０ａ，４０ｂから自重で落下排出され、第１の現像剤供給口４０ａからの現像剤は現像剤供給室４２内の撹拌供給部材４５，４６により、第２の現像剤供給口４０ｂからの現像剤は直接、現像ローラ１２−２に供給される。

さらに、現像剤収納室４１には、現像剤を投入するための現像剤投入口４０ｃが形成されている。そして、現像剤が現像剤収納室４１内に投入された後には、現像剤投入口４０ｃは閉鎖部材４８で閉鎖される。

次に、このように構成された画像形成装置の現像動作について説明する。

本実施の形態の現像装置１２は、上述したように現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０との間に交番電界を形成し、現像ローラ１２−２の現像剤層から感光体ドラム１０の静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行うものであり、現像ローラ１２−２上の現像剤層を感光体ドラム１０に接触させないようにすることが望ましい。したがって、この現像装置１２では、現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０との間隙を０．３〜０．９ｍｍの範囲とし、現像ローラ１２−２上に形成される現像剤層の厚さを感光体ドラム１０の表面に接触しない範囲で厚くしている。

なお、感光体ドラム１０と現像ローラ１２−２との間隙が０．３ｍｍより狭くなると、部材の有する寸法誤差の影響を受けるために安定して均一な濃度の画像を得ることが困難であり、逆に、感光体ドラム１０と現像ローラ１２−２との間隙を０．９ｍｍ以上とすると、交番電界を形成してもその効果が低下して十分な濃度が得られなかったり、画像の縁部分が濃く現れる、いわゆるエッジ効果が生じることになる。そこで、本実施の形態では以上の点を考慮し、現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０との間隙を０．６ｍｍとし、かつ現像剤層厚を３５０μｍに設定している。

また、本現像装置１２で用いられる現像剤はトナーとキャリアとが混合された二成分現像剤である。高画質を得るためには、平均粒径が２０μｍ以下の非磁性トナー粒子と、平均粒径が１０〜６０μｍの磁性キャリア粒子とが混合された二成分現像剤が適していると考えられていることから、本実施の形態では、磁性キャリアの平均粒径が４０μｍ、非磁性トナーの平均粒径が１０μｍとなっている。

このような現像条件の下で、現像装置１２により次のように現像が行われる。

使用開始に当たっては、シール材４３を除去して現像剤供給口４０ａ，４０ｂを開封する。これにより、現像剤収納室４１内の現像剤が、第１の現像剤供給口４０ａから現像剤供給室４２に落下し、第２の現像剤供給口４０ｂから現像ローラ１２−２に落下する。そして、当該現像装置１２や感光体ドラム１０が一体化された画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを筐体１内の決められた場所に収納する。

第１の現像剤供給口４０ａから落下した現像剤の非磁性トナーと磁性キャリアとは、現像剤供給室４２内において撹拌供給部材４５，４６により搬送されるとともに充分に撹拌される。これにより、非磁性トナーが現像剤中に満遍なく分布されるとともに非磁性トナーと磁性キャリアとの間の摩擦により非磁性トナーに充分な電荷が付与される。

撹拌された現像剤は現像ローラ１２−２に供給される。また、第２の現像剤供給口４０ｂから落下した現像剤は、直接現像ローラ１２−２に供給される。

現像ローラ１２−２に供給された現像剤は、当該現像ローラ１２−２が現像ローラ駆動モータ１０１ａに駆動されて回転（第１の方向Ｒ１に回転）することにより、層厚規制ローラ４４の上流位置において現像スリーブ１２−２ａに吸着されて移動する。そして、さらに現像スリーブ１２−２ａが回転して層厚規制ローラ４４との間を通過することで現像剤量（ＭＯＳ）が規制され、現像ローラ１２−２上に現像剤が予め設定された厚みで層形成される。

現像ローラ１２−２が感光体ドラム１０に対向する位置では、現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０との間に交番電界が形成されているので、現像剤の非磁性トナーが現像ローラ１２−２から飛翔し、感光体ドラム１０上の静電潜像に付着して現像が行われることになる。

なお、感光体ドラム１０上の静電潜像を現像した後に現像ローラ１２−２に残留した現像剤は、現像スリーブ１２−２ａの回転により同磁性の磁石１２−２ｄが連続して配置された位置である現像剤剥離部に到達したときに、当該磁石１２−２ｄの反発磁界で弱まった磁力により現像ローラ１２−２から自重で落下する。

ここで、本実施の形態のように現像ローラ１２−２の移動方向で下流側に行くに従って現像ローラ１２−２との距離が狭くなる部位を有する丸棒の層厚規制ローラ４４では、板状の層厚規制プレートが現像ローラ１２−２の長手方向に沿って線状に対向するのとは異なり、幅を持って対向している。したがって、層厚規制ローラ４４は、層厚規制プレートよりも現像剤と接触する面積が大きくなる。

このような層厚規制ローラ４４が用いられた現像装置１２において、図７に示すように、感光体ドラム１０の静電潜像を現像するときの方向である第１の方向Ｒ１に回転する現像ローラ１２−２に保持された現像剤Ｇにおいて、層厚規制ローラ４４付近に局所的にトナー過多となった領域（トナー過多領域Ｔ）が形成されてしまう。このトナー過多領域Ｔは、現像剤のピックアップ時の脈動や現像剤量の変化、画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの振動などをきっかけとして現像ローラ１２−２に巻き込まれる。すると、トナー過多領域Ｔを有する現像剤層が現像ローラ１２−２上に形成されてしまう。

これにより、当該領域Ｔのトナーが現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０とのニップ部周辺でクラウド状に飛散して感光体ドラム１０に捉えられて画像形成され、図８に示すように、得られた画像が局所的に高濃度になるという画質不良が発生する。この現象は、特にトナー濃度が高く（例えば、１０〜１１重量％）なると発生しやすくなる。これは、トナー濃度が高くなって相対的にトナー量が多くなると、キャリアとの摩擦により充分な電荷が付与されないトナーが増加することになり、このトナーが現像ローラ１２−２に補足されないトナーとなってトナー過多領域Ｔを形成するからである。

そこで、本実施の形態の画像形成装置では、前述した制御部１００により現像ローラ駆動モータ１０１ａを介して現像ローラ１２−２の回転方向を制御している。つまり、感光体ドラム１０の静電潜像を現像しているときには、図９に示すように、現像ローラ１２−２が第１の方向Ｒ１に回転するように制御している。そして、感光体ドラム１０の静電潜像を現像していないときには、図１０に示すように、現像ローラ１２−２が、第１の方向Ｒ１の方向とは反対の第２の方向Ｒ２に予め設定された回転角だけ回転するように制御している。

現像ローラ１２−２を第２の方向Ｒ２に回転させることにより、第１の方向Ｒ１への回転によって現像ローラ１２−２と層厚規制ローラ４４とで形成される最狭部付近の現像剤Ｇの状態は、逆回転という動作によって強制的に変化させられることになる。

このように当該最狭部付近の現像剤Ｇの状態が強制的に変化させられることにより、現像ローラ１２−２と層厚規制ローラ４４との間にトナー過多領域Ｔが形成される前に崩されてしまったり、トナー過多領域Ｔとなる以前の微小な状態で崩されてしまうので、当該領域Ｔが形成されにくくなる。したがって、当該領域Ｔを巻き込んだ現像剤層が形成されることで、トナーが現像ローラ１２−２と感光体ドラム１０とのニップ部周辺でクラウド状に飛散して感光体ドラム１０に捉えられて画像形成され、これにより得られた画像が局所的に高濃度になるという画質不良（図８）が回避される。

また、このように現像ローラ１２−２と層厚規制ローラ４４との間にトナー過多となった領域Ｔが形成されにくくなることから、高いトナー濃度での画質不良が抑制される。したがって、許容されるトナー濃度の上限が引き上げられて使用可能なトナー濃度の範囲が拡大する。本発明者等の検討によれば、第２の方向Ｒ２に回転を行わない場合にはトナー濃度が約９．５重量％で図８に示すような画質不良が発生したのに対して、第２の方向Ｒ２に回転を行った場合には、トナー濃度が約１３．９重量％まで画質劣化は見られなかった。

そして、このように高いトナー濃度でも良好な画質が得られることから、使用可能なトナー濃度の範囲が拡大することになるので（前述の数値に基づけば、第２の方向Ｒ２に回転を行わない場合が約８〜９．５重量％であるのに対して、第２の方向Ｒ２に回転を行うと約８〜１３．９重量％）、温度や湿度の変動、あるいは画像形成される記録媒体の種類に対応した好適なトナー濃度が設定されて、安定して良好な画像が得られる。

さらに、トナー過多に起因した画質不良が、板状の層厚規制プレートよりも安価な丸棒の層厚規制ローラ４４を使用しても抑制されるので、画質を良好に維持しつつ低コスト化が図られる。

なお、図１１に、本発明者等の実験によるトナー濃度と現像剤量との関係を示す。

図１１は、プロセススピードを１２０ｍｍ／ｓ、現像ローラの周速度を２１０ｍｍ／ｓ、現像スリーブへの印加電圧を３００Ｖとし、現像装置に現像剤を投入した後に２分間第１の方向Ｒ１に空まわしの回転を行ったときのトナー濃度と現像剤量との関係を示している。なお、第２の方向Ｒ２への回転は１回につき１ｓｅｃで、これを５回行った。

図１１から明らかなように、第１の方向Ｒ１のみに回転させた場合は、トナー濃度が高くなると急激に現像剤量が低下しているのに対して、第１の方向Ｒ１と第２の方向Ｒ２とに回転させた場合には、トナー濃度が高くなっても現像剤量は低下していない。

なお、現像ローラ１２−２を第２の方向Ｒ２へ回転させるタイミング感光体ドラム１０の静電潜像を現像していないときの何時でもよいし、回転角についても特に限定されるものではない。また、第２の方向Ｒ２への回転は、時間を空けて複数回行ってもよい。

但し、画像形成処理が終了した後に現像ローラ１２−２が第２の方向Ｒ２に回転されるように、制御部１００で現像ローラ駆動モータ１０１ａを制御するのがよい。

これは、画像形成処理の開始時に現像ローラ１２−２を第２の方向Ｒ２に回転させるようにすると、処理開始までの立ち上がり時間がそれだけ遅くなってしまうからである。これに対して、画像形成処理が終了した後であれば、第２の方向Ｒ２への回転が画像形成処理開始までの立ち上がり時間を侵食することがないので、速やかに画像形成が開始される。

さらに、画像形成処理が終了してから相当時間が経過すると、形成されたトナー過多領域Ｔが層厚形成ローラ４４に付着して除去されにくくなるが、画像形成処理が終了した直後であれば、相当時間が経過した場合と比較して、トナー過多領域Ｔは除去され易いからである。したがって、画像形成処理が終了してから現像ローラ１２−２を第２の方向Ｒ２に回転させるまでの時間は出来るだけ短い方が好ましい。

また、第２の方向Ｒ２の現像ローラ１２−２の角度は、当該現像ローラ１２−２に設けられた磁石１２−２ｄ（つまり、現像剤剥離部）の位置と、第２の方向Ｒ２に沿って現像ローラ１２−２が層厚規制ローラ４４と対向する位置までとの間の角度以上とするのがよい。

このように、現像ローラ１２−２を現像剤が剥離される位置と層厚規制ローラ４４と対向する位置までとの間の角度以上とすることにより、現像ローラ１２−２上に保持されているトナー量が少ない現像剤剥離部である磁石１２−２ｄを通過した表面が、層厚規制ローラ４４と対向する部位を通過することができるので、より一層、現像ローラ１２−２と層厚規制ローラ４４との間にトナー過多となる領域が形成されにくくなるからである。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施の形態の層厚規制手段としての層厚規制ローラ４４は、径方向断面が円形となっているが、現像ローラ１２−２の移動方向で下流側に行くに従って現像ローラ１２−２との距離が狭くなる部位を有していればよく、必ずしも径方向断面が円形に限定されるものではない。

また、本実施の形態では、現像装置１２が感光体ドラム１０等と一体化されて画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫとなっており、この画像形成ユニットＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫで着脱が行われるようになっているが、現像装置１２単体として着脱が行われるようになっていてもよい。

以上の説明では、本発明の現像装置をカラー画像で記録する画像形成装置に適用した場合が示されているが、モノクロ画像で記録する画像形成装置に適用してもよい。

１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 感光体ドラム
１２−２ 現像ローラ
１２−２ａ 現像スリーブ
１２−２ｂ 磁石ローラ
１２−２ｃ 磁石
１２−２ｄ 磁石
４０ ハウジング
４０ａ 第１の現像剤供給口
４０ｂ 第２の現像剤供給口
４０ｃ 現像剤投入口
４１ 現像剤収納室
４２ 現像剤供給室
４３ シール材
４４ 層厚規制ローラ
４５，４６ 撹拌供給部材
１００ 制御部
１０１ａ 現像ローラ駆動モータ
Ｇ 現像剤
Ｒ１ 第１の方向
Ｒ２ 第２の方向
Ｔ トナー過多領域

Claims (3)

1. 第１の方向に回転しながら外周面に保持した現像剤を像保持体に供給して、当該像保持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
   前記現像手段に保持されて前記像保持体に供給される現像剤の層厚を規制し、前記現像手段の移動方向で下流側に行くに従って前記現像手段との距離が狭くなる部位を有する層厚規制手段と、
   前記現像手段を回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記像保持体の静電潜像を現像しているときに前記現像手段が前記第１の方向に回転し、前記像保持体の静電潜像を現像していないときに前記現像手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転するように前記回転駆動手段を制御する制御手段とを有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、
   画像形成処理が終了した後に前記現像手段が前記第２の方向に回転するように前記回転駆動手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２の方向に回転する角度は、前記現像手段に設けられた現像剤剥離部の位置と前記第２の方向に沿って前記現像手段が前記層厚規制手段と対向する位置までとの間の角度以上である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

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