JP2011191664A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１現像スリーブ２１Ｙや第２現像スリーブ５１Ｙの表面に対するトナー付着に起因する現像濃度ムラを抑えつつ、層厚規制部材２５Ｙの電極部材に対するトナー固着を従来よりも抑える。
【解決手段】第１現像スリーブ２１Ｙ、第２現像スリーブ５１Ｙのそれぞれについて、スリーブ表面における回転方向の全域のうち、前回の現像領域通過時に、回転軸線方向における面積率が所定値を超える静電潜像の現像に寄与した箇所を、層厚規制部材２５Ｙとの対向位置に進入させるタイミングでは、層厚規制部材２５Ｙに対するドクタバイアス（電源１５０から出力される電圧）の印加を中断する処理を実施するように、電源１５０、制御部２００、リレー回路２０１などからなる電圧印加手段を構成した。
【選択図】図６

Description

本発明は、トナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この画像形成装置は、潜像担持体たる感光体の表面上に担持した静電潜像を、次のように現像してトナー像を得る。即ち、現像装置内において、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を撹拌部材によって撹拌する。この撹拌部材の近傍には、回転可能な非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラとを具備している。そして、撹拌部材によって撹拌している現像剤を、マグネットローラの磁力によって現像スリーブ表面に担持しながら、現像スリーブの回転により、感光体と対向する現像領域に搬送する。このとき、現像スリーブ表面に所定の間隙を介して対向しているドクターブレードにより、現像スリーブ表面上における現像剤の層厚を所定の厚みに規制する。現像領域に搬送された現像剤は、感光体の静電潜像と、現像スリーブ表面との電位差による現像ポテンシャルの作用により、現像剤から感光体の静電潜像に転移して現像に寄与する。

このようにして感光体の表面上に形成されたトナー像は、感光体から直接あるいは中間転写体を介して記録紙に転写された後、定着装置によって記録紙の表面に定着せしめられる。定着装置は、記録紙の表面に定着ローラを押し付けながら記録紙を加熱して、トナー像を記録紙表面に定着させる。

かかる構成の画像形成装置においては、高画質化を図る狙いから、粉砕法による比較的大粒径のトナーの代わりに、重合法などによる小粒径トナーが主流になりつつある。また、定着温度をより引き下げて省エネルギー化を図る狙いから、低温定着トナーを採用することもある。

ところが、小粒径トナーや低温定着トナーは、現像剤担持体としての現像スリーブに対して比較的強い吸着力を発揮することから、次のような不具合を引き起こし易い。即ち、感光体の周面のうち、紙間対応領域など、比較的大きな非画像部が形成されている箇所が現像領域に進入すると、その非画像部と、現像スリーブ表面との間には、トナーを非画像部側から現像スリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが強く作用する。すると、現像スリーブ上に担持されている現像剤層の厚み方向において、現像スリーブ表面の近くに位置している現像剤中のトナーが現像スリーブ表面に移動して付着する。反転現像方式では、トナーが現像バイアスと同極性に帯電しているため、そのようにして現像スリーブ表面に付着すると、トナーの電荷によって現像スリーブ表面の電位を現像バイアスよりも高い値にする。このようにして現像バイアスよりも高い値になった現像スリーブ表面が、回転によって再び現像領域に進入すると、感光体の静電潜像との間に本来よりも大きな現像ポテンシャルを作用させることから、静電潜像を本来よりも濃い濃度で現像してしまう。これに対し、前の周回の現像領域において、ある程度の大きさの静電潜像と対向した現像スリーブ表面は、トナーを付着させておらず、現像バイアスとほぼ同じ表面電位になっているため、次の周回で静電潜像を正常な濃度で現像する。以上のように、現像スリーブ表面に対するトナー付着の有無により、静電潜像を本来よりも濃い濃度で現像したり、正常な濃度で現像したりすることで、画像濃度ムラを引き起こしてしまう。

特許文献１に記載の画像形成装置においては、現像スリーブ表面に対するトナー付着に起因する不具合を解消するために、上述したドクターブレードとして導電性材料からなるものを用いている。そして、そのドクターブレードに対してトナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加するか、あるいはそのドクターブレードを接地する。これにより、現像領域に進入する直前のスリーブ表面とドクターブレードとの間にトナーをスリーブ側からドクターブレード側に移動させる電界を形成することで、現像スリーブ表面に付着しているトナーを現像剤中に戻す。こうすることで、前の周回の現像領域で現像スリーブ表面にトナー付着を引き起こしても、次の周回でその現像スリーブ表面を再び現像領域に進入させる前にトナー付着を解消して、トナー付着に起因する画像濃度ムラの発生を回避することができる。

しかしながら、ドクターブレードと現像スリーブとの間に形成した電界により、トナーをドクターブレードに静電的に押し付けることで、ドクターブレードに対してトナーを固着させ易くなる。ドクターブレードに対するトナー固着が発生すると、現像剤の層厚の規制ムラによる現像濃度ムラを引き起こしてしまう。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体の表面に対するトナー付着に起因する現像濃度ムラを抑えつつ、ドクターブレード等の電極部材に対するトナー固着を従来よりも抑えることができる画像形成装置を提供することである。

本発明者は、現像スリーブ表面において、その回転軸線方向におけるある箇所にトナー付着を引き起こしても、その箇所が記録紙に対応しない箇所である場合には、トナー付着に起因する現像濃度過多を発生させることがないことに着目した。例えば、記録紙としてのハガキを長手方向に沿って搬送しながらそのハガキに画像を出力する場合、現像スリーブの回転軸線方向における全域のうち、ハガキの短手方向の寸法である１００［ｍｍ］の箇所だけが記録対応箇所（以下、記録対応スリーブ箇所という）となる。それ以外の箇所は、現像には寄与しない。よって、１００［ｍｍ］の記録対応スリーブ箇所でトナー付着が発生していなければ、それ以外の箇所でトナー付着が発生していても、トナー付着に起因する現像濃度過多は発生しないのである。出力画像の面積によっては、現像領域を通過した記録対応スリーブ箇所のほぼ全体において、トナー付着を発生させない場合がある。例えば、写真サイズの用紙の全面に写真画像を出力したり、ハガキのほぼ全面に写真画像を出力したりする場合である。これらのケースでは、現像領域において、記録対応スリーブ箇所のほぼ全体に感光体の静電潜像を対向させて現像ポテンシャルを作用させるので、トナーを殆ど付着させないのである。このような記録対応スリーブ箇所は、トナー付着を解消するための処理が必要ないので、その記録対応スリーブ箇所がドクターブレードとの対向位置を通過する際には、ブレードに対する電圧の印加やブレード接地を中断しても何ら差し障りはない。

そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、現像剤担持体の表面に担持したトナー及びキャリアを含有する現像剤を前記現像剤担持体の表面無端移動に伴って前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送して、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体上のトナー像を、直接あるいは中間転写体を介して記録部材に転写する転写手段と、前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触するように前記現像手段内に配設された電極部材にトナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面における無端移動方向の全域のうち、前回の現像領域通過時に、無端移動方向と直交する方向における面積率が所定値を超える潜像の現像に寄与した箇所を、前記電極部材との対向位置に進入させるタイミングでは、前記電極部材に対する前記逆極性の電圧の印加を中断する処理を実施するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、現像剤担持体の表面に担持したトナー及びキャリアを含有する現像剤を前記現像剤担持体の表面無端移動に伴って前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送して、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体上のトナー像を、直接あるいは中間転写体を介して記録部材に転写する転写手段と、前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触するように前記現像手段内に配設された電極部材とアースとの接続状態を入切する接地入切手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面における無端移動方向の全域のうち、前回の現像領域通過時に、前記潜像担持体の前記無端移動方向と直交する方向における面積率が所定値を超える潜像の現像に寄与した箇所を、前記電極部材との対向位置に進入させるタイミングでは、前記電極部材とアースとを切断する処理を実施するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触しながら、その現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を前記現像手段に設け、この層厚規制部材を導電性の材料で構成して前記電極部材として機能させたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記電極部材に対して前記逆極性の電圧を印加していないタイミングでは、前記電極部材を電気的にフロート状態にすることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記逆極性の電圧として、絶対値が１０［Ｖ］以上の電圧を印加するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、前記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを除去する除去手段と、前記除去手段によって除去されたトナーを前記現像手段内に戻してリサイクルするリサイクル手段とを設けたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、現像剤担持体の表面における無端移動方向の全領域のうち、前回の現像領域通過時に、潜像担持体の前記無端移動方向と直交する方向における面積率が所定値を超える潜像の現像に寄与した箇所は、写真サイズの用紙の全面に出力される写真画像の現像に寄与した箇所と同様に、そのほぼ全体に渡ってトナー付着を発生させていないものである。このような箇所に対しては、既に説明したように、電極部材に対する電圧印加や、電極部材とアースとの電気接続による付着トナーの除去処理を省略しても、何ら差し障りない。そこで、その箇所を電極部材との対向位置に進入させるタイミングでは、電極部材に対する電圧印加を中断するか、あるいは、電極部材とアースとを切断する。これにより、電極部材に対して電圧を印加している時間や、電極部材をアースに接続している時間を従来よりも低減することで、電極部材に対するトナー固着を従来よりも抑えることができる。現像剤担持体の表面に対するトナー付着に起因する現像濃度過多の発生を抑えつつ、よって、電極部材に対するトナー固着を従来よりも抑えることができる。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。 同プリンタのＹ用のトナー像形成部における感光体及び現像装置をそれぞれ部分的に示す拡大部分構成図。 同プリンタにおける感光体の表面電位と、現像バイアスとの関係を説明するためのグラフ。 現像スリーブの表面上のトナー付着濃度と、現像スリーブの表面電位との関係を示すグラフ。 、従来のプリンタにおいて、記録紙の全面にベタ画像を出力する全面ベタ印刷を行ったときにおける記録紙の位置と画像濃度との関係を示すグラフ。 実施形態に係るプリンタにおける感光体及び現像装置を電圧印加手段とともに示す拡大部分構成図。 同プリンタにおける各種機器のオンオフタイミングを説明するためのタイミングチャート。 同プリンタにおいて、記録紙Ｐの全面にベタ画像を出力する全面ベタ印刷を行ったときにおける記録紙の位置と画像濃度との関係を示すグラフ。 同プリンタにおけるドクタバイアスの値と、画像先端部の画像濃度増加分（△ＩＤ）との関係を示すグラフ。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）の各色のトナー像を形成するための４つのトナー像形成部を備えている。

同図において、Ｙ用のトナー像形成部、及びＭ用のトナー像形成部は、Ｙ，Ｍ用の光書込ユニット１０ＹＭの下方に配設されている。また、Ｃ用のトナー像形成部、及びＫ用のトナー像形成部は、Ｃ，Ｋ用の光書込ユニット１０ＣＫの下方に配設されている。

Ｙ，Ｍ用の光書込ユニット１０ＹＭは、レーザーダイオード等からなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて駆動される光源から射出したレーザー光を、ポリゴンミラー面で反射させてポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめながら、Ｙ用のトナー像形成部の感光体３Ｙや、Ｍ用のトナー像形成部の感光体３Ｍの表面に到達させる。これにより、Ｙ用の感光体３Ｙの表面にＹ用の静電潜像を書き込む。また、Ｍ用の感光体３Ｍの表面にＭ用の静電潜像を書き込む。Ｙ，Ｍ用の光書込ユニット１０ＹＭについて説明したが、Ｃ，Ｋ用の光書込ユニット１０ＣＫも同様にして、Ｃ用の感光体３ＣやＫ用の感光体３Ｋに静電潜像を書き込む。

Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー像形成部は、使用するトナーの色が互いに異なっている点の他は、ほぼ同様の構成になっている。Ｙトナー像を形成するためのＹ用のトナー像形成部について説明すると、これは、感光体３Ｙ、一様帯電装置４Ｙ、ドラムクリーニング装置５Ｙ、現像装置２０Ｙ、図示しない除電ランプ等を有している。

図中反時計回り方向に回転駆動されるドラム状の感光体３Ｙの周りには、一様帯電装置４Ｙ、ドラムクリーニング装置５Ｙ、図示しない除電ランプ等が配設されている。感光体３Ｙは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものである。

一様帯電装置４Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙの表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電せしめる。

図２は、Ｙ用のトナー像形成部における感光体３Ｙ及び現像装置２０Ｙをそれぞれ部分的に示す拡大部分構成図である。同図の現像装置２０Ｙにおいて、第１現像スリーブ２１Ｙや第２現像スリーブ５１Ｙを収容している現像室２６Ｙは、感光体３Ｙと対向する側の壁に開口を有しており、そこからそれら現像スリーブの周面の一部を露出させている。それら現像スリーブは、それぞれ図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる。第１現像スリーブ２１Ｙ，第２現像スリーブ５１Ｙの内部には、スリーブに連れ回らないように固定されたマグネットローラ２２Ｙ，５２Ｙが配設されている。磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとを含むＹ現像剤は、現像剤室２６Ｙに隣接する図示しない撹拌室内で撹拌搬送されてＹトナーの摩擦帯電が促されながら、第１現像スリーブ２１Ｙや第２現像スリーブ５１Ｙの表面に担持されて現像に使用される。

同図において、第１現像スリーブ２１Ｙや第２現像スリーブ５１Ｙは、それぞれ感光体３Ｙの図中左側方に位置している。そして、第１現像スリーブ２１Ｙは第２現像スリーブ５１Ｙの上方に位置している。感光体３Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動されているので、感光体３Ｙの表面は、まず、第１現像スリーブ２１Ｙに対向する第１現像領域を通過した後、第２現像スリーブ５１Ｙに対向する第２現像領域を通過する。第１現像領域と第２現像領域とは連続しておらず、それら領域の間には、第１現像スリーブ２１Ｙと、第２現像スリーブ５１Ｙと、感光体３Ｙとに囲まれる空間が存在している。以下、この空間を「３面対向空間」という。

第１現像スリーブ２１Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動され、感光体３Ｙに対向する第１現像領域では、自らの表面を感光体３Ｙの表面とは逆方向に移動させる。これに対し、第１現像スリーブ２１Ｙの下方に位置している第２現像スリーブ５１Ｙは、図中時計回り方向に回転駆動され、感光体３Ｙに対向する第２現像領域では、自らの表面を感光体３Ｙの表面と同じ方向に移動させる。第１現像スリーブ２１Ｙの表面と第２現像スリーブ５１Ｙの表面とが対向している位置では、それら表面がともに図中左側から右側に向けて移動して感光体３Ｙに近づいていく。そして、「３面対向空間」に至ると、それぞれの表面は互いに遠ざかるように移動する。第１現像スリーブ２１Ｙの表面は第１現像領域に向けて移動するのに対し、第２現像スリーブ５１の表面は、第２現像領域に向けて移動する。この際、「３面対向空間」に配設された層厚規制部材２５Ｙにより、第１現像スリーブ２１Ｙの表面上に担持されている現像剤の層厚が規制されるとともに、第２現像スリーブ５１Ｙの表面上に担持されている現像剤の層厚が規制される。「３面対向空間」内では、２つの現像スリーブの表面が互いに遠ざかる方向に移動することで、１つの層厚規制部材２５Ｙによって２つの現像スリーブ上における現像剤の層厚を同時に規制することが可能になっている。

第１現像スリーブ２１Ｙと感光体３Ｙとが対向する第１現像領域では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される第１現像スリーブ２１Ｙと、感光体３Ｙ上の静電潜像との間に、負極性のＹトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、第２現像スリーブ５１Ｙと感光体３Ｙとが対向する第２現像領域においても、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される第２現像スリーブ５１と、感光体３Ｙ上の静電潜像との間に現像ポテンシャルが作用する。

一方、第１現像領域において、第１現像スリーブ２１Ｙと感光体３Ｙ上の非画像部（一様帯電地肌部）との間には、負極性のＭトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。また、第２現像領域においても、第２現像スリーブ５１Ｙと感光体３Ｙ上の非画像部との間に、非現像ポテンシャルが作用する。

図３は、感光体３Ｙの表面電位と、現像バイアスとの関係を説明するためのグラフである。現像スリーブの表面電位は、現像バイアスとほぼ同じ値になるので、概ね−６００［Ｖ］となる。同図に記載されている感光体地肌部とは、感光体３Ｙの全域のうち、一様帯電装置４Ｙによって一様帯電せしめらたまま、光書込や除電が施されていない部分のことを表している。感光体地肌部電位は、図示のように例えば−９５０［Ｖ］である。感光体地肌部に対する光書込によって形成された画像部は、その電位を−１００［Ｖ］程度まで減衰させている。現像スリーブの表面電位は、感光体画像部（静電潜像）よりも５００［Ｖ］高いので、現像領域においては、マイナス極性に帯電しているトナー粒子Ｔに対して、５００［Ｖ］の現像ポテンシャルが作用する。

第１現像スリーブ２１Ｙ上のＹ現像剤中のＹトナーや、第２現像スリーブ５１Ｙ上のＹ現像剤中のＹトナーは、それぞれ現像ポテンシャルの作用によってスリーブ上から離脱して感光体３Ｙの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体３Ｙ上の静電潜像がＹトナー像に現像される。なお、感光体３Ｙ上のＹトナー像は、後述する転写ユニット７０の中間転写ベルト７１上に中間転写される。

現像装置２０Ｙは、透磁率センサからなる図示しないトナー濃度センサを有している。このトナー濃度センサは、現像装置２０Ｙの図示しない撹拌室に収容されているＹ現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と良好な相関を示すため、トナー濃度センサはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しないトナー補給制御部に送られる。このトナー補給制御部は、ＲＡＭ等の記憶手段を備えており、その中にＹ用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＭ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆのデータを格納している。Ｙ用の現像装置２０Ｙについては、Ｙ用のトナー濃度センサからの出力電圧の値とＹ用のＶｔｒｅｆを比較し、図示しないＹトナー濃度補給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより、補給用のＹトナーを現像装置２０Ｙの剤回収室内に補給する。このようにしてＹトナー補給装置の駆動が制御（トナー補給制御）されることで、現像に伴ってＹトナー濃度を低下させたＹ現像剤に適量のＹトナーが補給され、現像装置２０Ｙ内のＹ現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。なお、現像装置２０Ｍ，Ｃ，Ｋについても、同様のトナー補給制御が実施される。

現像によって感光体３Ｙの表面上に形成されたＹトナー像は、先に示した図１において、後述する中間転写ベルト７１のおもて面に転写される。転写工程を経た感光体３Ｙの表面には、中間転写ベルト７１上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置５Ｙによって除去される。このようにして転写残トナーが除去された感光体３Ｙの表面は、図示しない除電ランプによって除電された後、一様帯電装置４Ｙによって再び一様帯電せしめられる。

Ｙ用のトナー像形成部について詳しく説明したが、Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー像形成部においても、同様のプロセスによって感光体３Ｍ，Ｃ，Ｋの表面にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。

互いに水平方向に並ぶように配設されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー像形成部の図中下方には、転写ユニット７０が配設されている。この転写ユニット７０は、無端状の中間転写ベルト７１のループ内側に配設された複数のローラによって中間転写ベルト７１を張架している。そして、それらローラのうちの１つである駆動ローラ７２の回転駆動によって中間転写ベルト７１を図中時計回り方向に無端移動せしめる。このようにして無端移動せしめられる中間転写ベルト７１は、その上側の張架面のおもて面をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ当接させており、これによってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを形成している。

中間転写ベルト７１のループ内側に配設された複数のローラのうち、４つは、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ローラ７５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとして機能している。これら１次転写ローラ７５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップの裏側でベルト裏面に当接しながら、中間転写ベルト７１を感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押し付けている。そして、１次転写ローラ７５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれトナーの帯電極性とは逆極性の１次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップ内には、トナーを感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ側からベルトおもて面側に静電移動させる転写電界が形成される。

各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップにおいて、ニップ圧や転写電界の影響によって感光体側からベルトおもて面側に移動して中間転写ベルト７１上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト７１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト７１のループ内側に配設された下部ローラ７３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ７６がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ７６には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ７６と、接地された下部ローラ７３との間には２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト７１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

プリンタの筺体の下部には、第１給紙カセット９１，第２給紙カセット９２が配設されており、それぞれは記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。第１給紙カセット９１，第２給紙カセット９２は、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路９３に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対８０のローラ間に挟み込まれる。

レジストローラ対８０は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをローラ間に挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト７１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト７１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト７１表面に付着している２次転写残トナーは、クリーニングバックアップローラ７４との間に中間転写ベルト７１を挟み込んでいるベルトクリーニング装置７７によってベルト表面から除去される。

２次転写ニップから排出された記録紙Ｐは、搬送ベルトユニット８１によって定着装置８２に送られる。定着装置８２は、定着ベルトユニット８３と、加圧ローラ８７とを有している。また、定着ベルトユニット８３は、無端状の定着ベルト８４と、これのループ内に配設された加熱ローラ８５及びニップ裏側ローラ８６とを具備している。定着ベルト８４は、そのループ内側の加熱ローラ８５及びニップ裏側ローラ８６にそれぞれ掛け回された状態で、ニップ裏側ローラ８６の図中時計回り方向の回転駆動に伴って図中時計回り方向に無端移動せしめられる。加熱ローラ８５は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包しており、自らの表面に掛け回している定着ベルト８４を加熱する。定着ベルト８４のループ外側に配設された加圧ローラ８７は、定着ベルト８４におけるニップ裏側ローラ８６に対する掛け回し箇所にベルトおもて面側から当接して定着ニップを形成している。

定着装置８２内に送られた記録紙Ｐは、定着ニップ内に挟み込まれる。そして、ニップ内で加圧及び加熱されることで、その表面にフルカラー画像が定着せしめられる。その後、記録紙Ｐは、定着装置８２を通過すると、排紙ローラ対８８を経て機外へと排出される。

先に示した図３において、−６００［Ｖ］の現像バイアスが印加される現像スリーブの表面は、感光体地肌部（−９５０Ｖ）よりも３５０［Ｖ］低い。このため、現像領域において、感光体地肌部と現像スリーブとの間には、３５０［Ｖ］の非現像ポテンシャルが作用する。感光体地肌部だけが現像領域に進入しているときなどには、その非現像ポテンシャルがスリーブ表面に広範囲に渡って作用するため、現像剤層のスリーブ表面に近い場所から、トナーがスリーブ表面に転移、付着する現象が発生する。すると、現像スリーブの表面付近の電位が、トナーの電荷によって現像バイアスよりも高くなって、現像ポテンシャルが本来の５００［Ｖ］よりも大きくなることがある。このような現像ポテンシャルの状態では、感光体の画像部に本来よりも多くのトナーが付着して、現像濃度過多が発生する。

図４は、現像スリーブの表面上のトナー付着濃度と、現像スリーブの表面電位との関係を示すグラフである。このグラフは、次のような実験の結果に基づいて作成されたものである。即ち、まず、全面地肌部とした感光体と、表面を白色に塗装した現像スリーブとを回転させて、現像スリーブの表面に対するトナー付着を意図的に発生させる。次に、感光体や現像スリーブの駆動を停止した後、現像装置をプリンタから取り外す。更に、現像装置から現像スリーブを取り外す。この際、現像スリーブをマグネットローラから分離して、現像剤をスリーブ表面上から静かに除去する。そして、現像スリーブの表面のトナー付着濃度を反射濃度計によって測定した後、表面電位計によって現像スリーブの表面電位を測定する。感光体や現像スリーブの回転時間を変更して、それぞれの回転時間で同様の測定を繰り返す。そして、得られた測定値に基づいて、図４のグラフを作成した。

図示のように、現像スリーブの表面上のトナー付着濃度が高くなるほど、即ち、スリーブ表面に対するトナー付着量が多くなるほど、現像スリーブの表面電位が高くなることがわかる。トナー付着濃度によっては、表面電位が１００［−Ｖ］よりも高くなっている。現像バイアスを印加していない状態において、トナーの電荷量だけで、現像スリーブの表面電位が１００［−Ｖ］よりも高くなるのである。実機においては、現像スリーブの表面に付着したトナーがこのように表面電位を引き上げることで、現像スリーブの表面電位が現像バイアスよりも高くなる。これにより、通常よりも大きな現像ポテンシャルが作用して、現像濃度過多が発生するのである。

図５は、従来のプリンタにおいて、記録紙Ｐの全面にベタ画像を出力する全面ベタ印刷を行ったときにおける記録紙の位置と画像濃度との関係を示すグラフである。図示のように、全面ベタ画像を出力すると、記録紙の先端部（搬送方向の先頭部）の画像濃度が、後端側の画像濃度よりも濃くなる。その先端部の紙搬送方向の長さは、現像スリーブの周長とほぼ同じである。

このように、現像濃度過多を引き起こす画像先端部の長さが、現像スリーブの周長とほぼ同じなるのは、次に説明する理由による。即ち、理解を容易にするために、１本の現像スリーブだけで現像を行う場合を想定してみる。プリントジョブが開始されると、感光体の駆動と、現像スリーブの駆動とがそれぞれ開始された後、感光体の表面が一様帯電装置との対向位置で帯電され始める。また、現像スリーブには現像バイアスが印加される。その後、しばらくの間は、現像領域に対して感光体の地肌部だけを進入させながら、現像バイアスを印加する状態が続く。これにより、現像スリーブは、全周に渡ってトナー付着を引き起こした状態になる。次に、感光体の全面ベタの静電潜像先端部が現像領域に進入すると、その静電潜像先端部に対向する現像スリーブ箇所はトナー付着を引き起こしている。ここで言う全面ベタとは、感光体の全面に渡って形成するベタ部を意味するものではない。感光体の回転軸線方向における全域のうち、記録紙に対応する領域の全てに渡って、ベタ部が形成される状態を意味している。感光体における全面ベタの静電潜像の先端部は、現像スリーブ表面に対するトナー付着に起因して、本来よりも濃い濃度で現像される。このとき、現像領域において、現像スリーブ表面に現像ポテンシャルを作用させることから、自らが濃く現像されることと引き替えに、現像スリーブ表面に付着したトナーを現像剤中に引き戻す。このため、現像領域で全面ベタの静電潜像の先端部に対向した現像スリーブ箇所は、トナーを殆ど付着させていない状態に改善される。すると、次の周回では、静電潜像を正常な濃度で現像する。この結果、全面ベタの画像における先端から現像スリーブ周長分の箇所だけが、現像濃度過多になる。

１本の現像スリーブだけで現像を行う場合を想定して説明したが、２本の現像スリーブの場合も同様である。２本の現像スリーブのうち、感光体回転方向のより上流側にある方の現像スリーブでは、１本の場合と全く同様の現象が起こる。全面ベタの静電潜像の先端が現像領域を進入した時点から、現像スリーブがちょうと１周した時点で、現像スリーブ表面に対するトナー付着が全周に渡って解消されるのである。そして、このことは、下流側にある方の現像スリーブでも変わらない。１本目の現像スリーブによる現像領域に対して全面ベタの静電潜像の先端部が進入しても、自らと感光体とが対向する現像領域にその静電潜像が進入してくるまでは、表面に対するトナー付着を起こし続ける。そして、自らの現像領域に静電潜像の先端が進入した時点から、自らがちょうど１周した時点で、その全周に渡るトナー付着が解消される。よって、静電潜像の先端から後端側にかけての現像スリーブ１周分の箇所は、１本目の現像スリーブによる現像領域と、２本目の現像スリーブによる現像領域とでそれぞれ、本来よりも濃い濃度で現像される。これに対し、現像スリーブ１周分よりも後端側の箇所は、それが現像領域に進入する際には既にスリーブ表面に対するトナー付着が解消されている。このため、１本目の現像スリーブによる現像領域と、２本目の現像スリーブによる現像領域とでそれぞれ、正常な濃度で現像される。

次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
図６は、同プリンタにおける感光体３Ｙ及び現像装置２０Ｙを電圧印加手段とともに示す拡大部分構成図である。同図において、層厚規制部材２５Ｙは、金属等の導電性材料からなる。電極部材としての層厚規制部材２５Ｙには、電圧印加手段が接続されている。この電圧印加手段は、電源１５０と、ＣＰＵやＲＡＭなどから構成される制御部２００と、リレー回路２０１とから主に構成されている。

電圧印加手段の電源１５０は、トナーの正規帯電極性とは逆極性、即ち、本例ではプラス極性の電圧を出力するものである。電源１５０から出力されたプラス極性の電圧は、リレー回路２０１を介して層厚規制部材２５Ｙに印加される。リレー回路２０１は、制御部２００からの制御信号に基づいて、電源１５０と、層厚規制部材２５Ｙとの間の電気接点を入切する。よって、電源１５０から電圧が出力されていても、リレー回路２０１の電気接点が「切」になっている場合には、層厚規制部材２５Ｙに対してプラス極性の電圧は印加されない。

制御部２００は、現像スリーブの表面における回転方向の全領域のうち、前回の現像領域通過時に、回転軸線方向における記録対応スリーブ箇所での面積率が所定値を超える静電潜像の現像に寄与した箇所を、層厚規制部材２５Ｙとの対向位置に進入させるタイミングでは、電源１５０から層厚規制部材２５Ｙに対する電圧の印加を中断するように、リレー回路２０１の接点を切る処理を実施する。前述の所定値としては、９０［％］を採用しているが、これよりも高くあるいは低く設定してもよい。

本プリンタでは、現像スリーブとして、感光体３Ｙの回転方向におけるより上流側の位置に配設された第１現像スリーブ２１Ｙと、より下流側の位置に配設された第２現像スリーブ５１Ｙとが設けられているのに対し、層厚規制部材２５Ｙが１つだけしか設けられていない。このため、第１現像スリーブ２１Ｙと第２現像スリーブ５１Ｙとの両方について、前述の箇所を層厚規制部材２５Ｙとの対向位置に進入させるときに、前述の接点を切るようになっている。何れか一方の現像スリーブにおける前述の箇所が前記対向位置に進入するときであっても、そのときにもう一方の現像スリーブにおける前述の箇所が前記対向位置に進入しない場合には、前記接点は入れたままにする。なお、２つの現像スリーブについてそれぞれ、専用の層厚規制部材を設ける場合には、それぞれについて、電圧の入切を個別に制御する。

図７は、本プリンタにおける各種機器のオンオフタイミングを説明するためのタイミングチャートである。同図では、記録紙に対する全面ベタの写真画像を２枚連続で出力する場合における各種機器のオンオフタイミングを示している。本プリンタは、感光体及び現像装置の組み合わせとして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つ組合せを有しているが、それぞれにおける各種機器のオンオフタイミングは同様である。

プリントジョブが開始されると、まず、プロセスモータの駆動がＯＮされる。プロセスモータは、感光体や現像装置など、トナー像形成部の各機器の共通の駆動源となっているモータである。プロセスモータの駆動がＯＮされると、感光体や現像スリーブが回転駆動される。

プロセスモータの駆動がＯＮされると、その後すぐに、帯電バイアスや現像バイアスの出力がＯＮされる。帯電バイアスは、一様帯電装置のコロナチャージを駆動するためのバイアスである。帯電バイアスの出力がＯＮされることで、一様帯電装置による感光体の一様帯電処理が開始する。また、現像バイアスは、既に述べた通り、現像スリーブに印加されるバイアスである。なお、図６に示した電源１５０からの出力電圧のオンオフタイミングは、現像バイアスと同じである。しかし、電源１５０からの出力電圧がオンになっても、リレー回路２０１が接点を切っている状態では、層厚規制部材には電圧が印加されない。

帯電バイアスや現像バイアスの出力がＯＮされてしばらくすると、１枚目の記録紙に対応する全面ベタ画像のための感光体に対する光書込が開始される。この光書込によって形成される全面ベタの静電潜像の先端は、書込開始からｔ１［秒］後に、第１現像スリーブ２１Ｙによる第１現像領域の入口に進入する。この進入タイミングからｔ２［秒］だけ遡った時点で、ドクタバイアスの出力がＯＮされる。ドクタバイアスは、層厚規制部材に印加されるトナーとは逆極性の電圧である。図６に示したように、第１現像スリーブ２１Ｙは、第１現像領域で感光体３Ｙと逆方向に表面移動するように回転する。そして、層厚規制部材２５Ｙは、第１現像領域よりも感光体回転方向下流側に位置しているため、ドクタバイアスが印加される層厚規制部材２５Ｙとの対向位置でトナー付着が解消されたスリーブ表面箇所が第１現像領域の入口に到達するまでには、ある程度の時間を要する。この時間が、図７に示したｔ２［秒］なのである。

感光体に形成される全面ベタの静電潜像の先端が第１現像領域に進入してから、第１現像スリーブ２１Ｙがちょうど１回転した時点では、第１現像スリーブ２１Ｙの表面の全周が、トナーを付着させていない状態になる。その期間の全てにおいて、現像領域で感光体上の全面ベタの静電潜像を第１現像スリーブ２１Ｙに対向させるからである。しかし、第２現像スリーブ５１Ｙの周方向における一部の箇所は、まだトナーを付着させている状態にある。静電潜像の先端が第１現像領域に進入してから、第２現像領域に進入するまでにタイムラグがあるからである。本プリンタでは、静電潜像の先端が第１現像領域の入口に進入してから、第２現像領域の入口に進入するまでに、ｔ３［秒］のタイムラグがある。そこで、制御部２００は、静電潜像の先端が第２現像領域の入口に進入してから、第２現像スリーブ５１Ｙがちょうど１回転した時点で、ドクタバイアスの出力を切る処理を実行する。それ以降のしばらくの間は、第１現像スリーブ２１Ｙ、第２現像スリーブ５１Ｙがともに、層厚規制部材との対向位置に対して、全面ベタの静電潜像に寄与した箇所を進入させることにより、その箇所に対しては付着トナーの除去処理を施す必要がないからである。

１枚目の記録紙に対応する静電潜像の光書込が終了すると、その後しばらくしてから、２枚目の記録紙に対応する静電潜像の光書込が開始する。それら光書込を連続して実施することはできない。プリンタ内で記録紙を連続搬送する場合には、先行する記録紙の後端と、後続の記録紙の先端とには、どうしてもある程度の間隔をあける必要があるからである。その間隔に対応する感光体領域、即ち、感光体の紙間対応領域の長さを移動させる時間だけ、光書込を停止するのである。

２枚目の記録紙に対応する静電潜像の光書込が開始されると、１枚目と同様のタイミングで、ドクタバイアスの印加が開始される。

以上の構成の本プリンタにおいては、表面からのトナーの除去処理の必要のないスリーブ箇所を層厚規制部材との対向位置に進入させるタイミングでは、ドクタバイアスの印加を中断することで、層厚規制部材に対するドクタバイアスの印加時間を従来よりも低減する。これにより、層厚規制部材に対するトナー固着を従来よりも抑えることができる。

図８は、実施形態に係るプリンタにおいて、記録紙Ｐの全面にベタ画像を出力する全面ベタ印刷を行ったときにおける記録紙の位置と画像濃度との関係を示すグラフである。本プリンタにおいては、層厚規制部材との対向位置に対して、前回の現像領域通過時に面積率９０［％］以上の静電潜像の現像に寄与していない現像スリーブ箇所、即ち、トナー付着を引き起こしている現像スリーブ箇所を進入させるときには、引用文献１に記載の画像形成装置と同様に、ドクタバイアスを層厚規制部材に印加する。これにより、図示のように、画像先端部における現像濃度過多の発生を抑えることができる。

図９は、ドクタバイアスの値と、画像先端部の画像濃度増加分（△ＩＤ）との関係を示すグラフである。ドクタバイアスとして、＋１０［Ｖ］未満の電圧を採用した場合には、画像先端部の画像濃度過多を十分に抑えることができていないことがわかる。画像濃度過多を抑えるためには、図示のように、ドクタバイアスを＋１０［Ｖ］以上に設定しなければならないことがわかる。そこで、本プリンタにおいては、ドクタバイアスを＋１０［Ｖ］以上の値に設定している。

層厚規制部材に対するドクタバイアスの印加を中断しているときには、層厚規制部材を電気的にフロートにしている。これにより、層厚規制部材と現像スリーブ表面との間に、現像スリーブ表面側から層厚規制部材側に向かう電界が形成されるのを回避して、層厚規制部材に対するトナー固着の発生を確実に抑えることができる。

本プリンタにおいては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー像形成部にそれぞれ、トナーリサイクル機構を設けている。このトナーリサイクル機構は、ドラムクリーニング装置（例えば５Ｙ）で感光体表面から除去した転写残トナーを、再び現像装置（例えば２０Ｙ）に戻してリサイクルするための機構である。感光体上に発生する転写残トナーは、その殆どが平均粒径よりも小さなトナー粒子である。このようなトナー粒子は、平均粒径のトナー粒子に比べて転写され難いからである。よって、トナーリサイクル機構を設けていると、現像装置内のトナーの粒径分布が、新品のトナーの粒径分布よりも小粒径側に偏ってくるため、現像スリーブ表面に対するトナー付着を引き起こし易くなる。

次に、実施形態に係るプリンタの変形例について説明する。変形例に係るプリンタでは、図６に示した電源１５０を設けておらず、リレー回路２０１をアースに直接接続している。リレー回路２０１の接点がオンになると、層厚規制部材２５Ｙがアースに接続される。すると、−６００［Ｖ］の現像バイアスが印加される現像スリーブ２１Ｙの表面と、層厚規制部材２５Ｙとの間に、マイナス極性のトナーをスリーブ側から層厚規制部材側に静電移動させる電界が形成されるので、スリーブ表面に付着したトナーを現像剤中に戻すことができる。

これまで、いわゆるタンデム方式によってフルカラー画像を形成するプリンタを例にして説明してきたが、黒専用のトナー像形成手段しか備えていない画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、現像剤担持体たる現像スリーブ（２１Ｙ，５１Ｙ）の表面上の現像剤に接触しながら、その現像剤の層厚を規制する層厚規制部材２５Ｙを現像手段たる現像装置２０Ｙに設け、この層厚規制部材２５Ｙを導電性の材料で構成して電極部材として機能させている。かかる構成では、ドクタバイアスを印加するための専用の電極部材を設けることなく、スリーブ表面に付着したトナーの除去処理を行うことができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、層厚規制部材２５Ｙに対して、トナーとは逆極性の電圧であるドクタバイアスを印加していないタイミングでは、層厚規制部材２５Ｙを電気的にフロート状態にしている。かかる構成では、層厚規制部材と現像スリーブ表面との間に、現像スリーブ表面側から層厚規制部材側に向かう電界が形成されるのを回避して、層厚規制部材に対するトナー固着の発生を確実に抑えることができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、ドクタバイアスとして、絶対値が１０［Ｖ］以上の電圧を印加するように、電源１５０等からなる電圧印加手段を構成しているので、層厚規制部材２５Ｙと現像スリーブとの間に、トナーをスリーブ側から規制部材側に静電移動させる電界を確実に形成することができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、転写手段たる転写ユニット７０による転写工程を経た後の感光体表面に付着している転写残トナーを除去する除去手段たるドラムクリーニング装置５Ｙと、これによって除去されたトナーを現像装置２０Ｙに戻してリサイクルするリサイクル手段たるトナーリサイクル機構とを設けている。かかる構成では、転写残トナーを現像装置２０Ｙに戻してリサイクルすることで、無駄な廃棄トナーの発生を低減することができる。

３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
２０Ｙ：現像装置（現像手段）
２１Ｙ：第１現像スリーブ（現像剤担持体）
２５Ｙ：層厚規制部材（電極部材）
５１Ｙ：第２現像スリーブ（現像剤担持体）
７０：転写ユニット（転写手段）
１５０：電源（電圧印加手段の一部）
２００：制御部（電圧印加手段の一部）
２０１：リレー回路（電圧印加手段の一部）

特開２００１−２２８７０６号公報

Claims (6)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、
   現像剤担持体の表面に担持したトナー及びキャリアを含有する現像剤を前記現像剤担持体の表面無端移動に伴って前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送して、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
   前記潜像担持体上のトナー像を、直接あるいは中間転写体を介して記録部材に転写する転写手段と、
   前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触するように前記現像手段内に配設された電極部材にトナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段とを備える画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面における無端移動方向の全域のうち、前回の現像領域通過時に、無端移動方向と直交する方向における面積率が所定値を超える潜像の現像に寄与した箇所を、前記電極部材との対向位置に進入させるタイミングでは、前記電極部材に対する前記逆極性の電圧の印加を中断する処理を実施するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像を担持する潜像担持体と、
   現像剤担持体の表面に担持したトナー及びキャリアを含有する現像剤を前記現像剤担持体の表面無端移動に伴って前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送して、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
   前記潜像担持体上のトナー像を、直接あるいは中間転写体を介して記録部材に転写する転写手段と、
   前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触するように前記現像手段内に配設された電極部材とアースとの接続状態を入切する接地入切手段とを備える画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面における無端移動方向の全域のうち、前回の現像領域通過時に、前記潜像担持体の前記無端移動方向と直交する方向における面積率が所定値を超える潜像の現像に寄与した箇所を、前記電極部材との対向位置に進入させるタイミングでは、前記電極部材とアースとを切断する処理を実施するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面上の現像剤に接触しながら、その現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を前記現像手段に設け、この層厚規制部材を導電性の材料で構成して前記電極部材として機能させたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１の画像形成装置において、
   前記電極部材に対して前記逆極性の電圧を印加していないタイミングでは、前記電極部材を電気的にフロート状態にすることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１の画像形成装置において、
   前記逆極性の電圧として、絶対値が１０［Ｖ］以上の電圧を印加するように、前記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
   前記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを除去する除去手段と、
   前記除去手段によって除去されたトナーを前記現像手段内に戻してリサイクルするリサイクル手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。

Images