JP2013117591A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー担持体表面にトナーフィルミングが生じることで発生する微量現像を小容量の現像電源を利用して抑制することを課題とする。
【解決手段】画像形成動作前の立ち上げ動作期間中、帯電ローラによる帯電処理を行っていない感光体２の表面が現像領域を通過するが、このとき、現像電圧Ｖｂとは逆極性である逆現像電圧Ｖｒを現像電源から現像ローラへ出力させるとともに、逆現像電圧Ｖｒが出力されている間に現像領域を通過する潜像担持体表面部分にトナーの正規帯電極性と同極性であって目標帯電電位Ｖｄよりも絶対値が小さい現像抑制電位Ｖａを付与する。
【選択図】図５

Description

本発明は、潜像担持体表面上に形成した潜像を一成分現像方式の現像装置によりトナーで現像して得たトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像を形成する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置における現像方式としては、例えば特許文献１に開示されているトナーのみからなる現像剤を用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式とがある。一般に、二成分現像方式よりも一成分現像方式の方が、構成が簡素であるため、メンテナンスが容易で低コストの現像装置を提供することが可能である。一成分現像方式は、トナーをトナー担持体表面に担持させ、そのトナーをトナー担持体の表面移動により層厚規制部材を通過させることで、トナー担持体の表面にトナーを強く摺擦してトナーを摩擦帯電させると同時に、層厚を規制して薄いトナー層を形成する。そして、層厚規制部材を通過した薄層状態のトナーを潜像担持体に対向させ、そのトナーを電気的な力により潜像担持体表面上の静電潜像が形成された潜像部に付着させることで現像を行う。

一成分現像方式では、画像形成動作を開始する前の立ち上げ動作期間や、画像形成動作を終えた後の立ち下げ動作期間などにおいて、帯電処理が行われていない潜像担持体表面部分が現像領域を通過する。このとき、現像領域で潜像担持体表面と対向するトナー担持体の表面上のトナーが潜像担持体表面に微量ながら付着する現象（以下「微量現像」という。）が生じることがある。このような微量現像が発生すると、１回の動作に消費されるトナーは僅かでも、繰り返し継続して発生する結果、トナーを無駄に消費する量が無視できないものとなり、その発生を防止することが望まれる。

近年の画像形成装置の多くは、潜像担持体の表面をトナーと同極性の所定電位に一様に帯電させる帯電処理を行った後、画像情報に応じて潜像担持体表面を露光して露光部分（潜像部）の電位を落とし、その潜像部の電位とトナー担持体表面の電位との電位差を利用して、トナー担持体上のトナーを当該潜像部に付着させることで現像を行う。このような構成においては、上述した微量現像の発生を抑制する方法として、帯電処理が行われていない潜像担持体表面部分が現像領域を通過する期間に、トナー担持体に対し、画像形成時に出力する現像電圧とは逆極性の電圧（以下「逆現像電圧」という。）を印加する方法が有益である。この方法によれば、帯電処理が行われていない潜像担持体表面部分が現像領域を通過する際に、現像領域内においてトナーをトナー担持体側へ拘束する電界（以下「逆現像電界」という。）を確実に形成できるので、安定して微量現像を抑制できる。しかも、このような逆現像電界は、現像電圧をトナー担持体に出力する現像電源の出力極性を入れ替えてトナー担持体に印加するだけで形成することができるので、その構成が簡易である。よって、逆現像電圧を印加するための電源を現像電源とは別に設ける場合と比較して低コストを実現でき、低コストを利点とする一成分現像方式に適合している。

ところが、一成分現像方式においては、トナーの帯電量を高めるために、上述したように、層厚規制部材によってトナーをトナー担持体表面に強く摺擦させる。そのため、画像形成動作を繰り返した経時においては、トナー担持体の表面にトナーがフィルム状に固着するトナーフィルミングと呼ばれる現象が発生することがある。トナーフィルミングが発生すると、トナー担持体の表面をフィルム状のトナー膜が覆うため、トナー担持体上に担持されたトナーが層厚規制部材を通過する際、トナー膜によってトナーとトナー担持体表面とが摺擦されず、トナーの摩擦帯電が阻害される。これにより、現像領域へ送られるトナーの帯電量が不足し、トナーが逆現像電界の影響を受けにくくなる。その結果、が逆現像電界によりトナーをトナー担持体側に拘束する力が落ち、トナーフィルミングが発生する経時においては逆現像電界を形成していても微量現像が発生してしまうという問題が発生した。

現像電源として大きな電圧を出力可能な大容量の電源を用いれば、その現像電源を利用して立ち上げ動作時や立ち下げ動作時などに十分な大きさの逆現像電圧をトナー担持体に出力できる。この場合、現像領域における潜像担持体表面（ほぼゼロ［Ｖ］）とトナー担持体の表面との電位差を大きく取ることができるので、現像領域に十分に強い逆現像電界を形成できる。よって、帯電量が不足しているトナーであっても、トナー担持体側に安定して拘束でき、トナーフィルミングが発生する経時でも微量現像の発生を抑制できる。

しかしながら、大容量の電源は比較的高価であり、一成分現像方式の現像電源としてそのような大容量電源を用いることは、低コストを利点とする一成分現像方式では望ましくない。そのため、逆現像電圧をトナー担持体に出力するための電源として、低廉な小容量の現像電源を利用する場合でも、現像領域に十分に強い逆現像電界を形成して、帯電量が不足しているトナーをトナー担持体側に安定して拘束させる新たな方法が望まれる。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体の表面にトナーフィルミングが生じることで発生する微量現像を、小容量の現像電源を利用して抑制できる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、表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体の表面をトナーと同極性の目標帯電電位に帯電させる帯電処理を行う帯電手段と、該帯電手段により帯電された潜像担持体表面に対して画像情報に応じた露光を行って当該露光部分の電位を落とす露光手段と、トナー担持体の表面に担持されたトナーを層厚規制部材により層厚規制するとともにトナー担持体表面に摺擦させて摩擦帯電させ、該トナー担持体の表面移動によって潜像担持体表面と対向する現像領域へ搬送する一方、現像電源からトナーの正規帯電極性と同極性の現像電圧をトナー担持体へ出力し、現像領域内における該トナー担持体の表面電位と潜像担持体表面の上記露光部分の電位との間に生じる電位差を利用して、該トナー担持体上のトナーを該潜像担持体上の該露光部分に付着させる現像手段とを有し、潜像に付着したトナーによって形成される潜像担持体上のトナー像を最終的に記録材上に転写して、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記帯電処理を行っていない潜像担持体表面が現像領域を通過する期間に、上記現像電圧とは逆極性である逆現像電圧を上記現像電源から上記トナー担持体へ出力させる逆現像電圧制御手段と、上記現像電源から上記逆現像電圧が出力されている間に現像領域を通過する潜像担持体表面部分に、トナーの正規帯電極性と同極性であって上記目標帯電電位よりも絶対値が小さい現像抑制電位を付与する現像抑制電位付与手段とを有することを特徴とする。

本発明においては、帯電処理を行っていない潜像担持体表面が現像領域を通過する期間中に、現像電源からトナー担持体へ逆現像電圧が出力される。このとき、本発明では、逆現像電圧が印加されているトナー担持体の表面と現像領域で対向する潜像担持体表面部分に、現像抑制電位付与手段により現像抑制電位が付与される。この現像抑制電位は、トナーの正規帯電極性と同極性であって、画像形成動作時に帯電手段が帯電処理する際の目標帯電電位よりも絶対値が小さい電位である。これに対し、帯電処理を行っていない潜像担持体の表面電位はゼロ［Ｖ］に近い値を示す。したがって、トナーの正規帯電極性とは逆極性である逆現像電圧が印加されたトナー担持体の表面電位と潜像担持体表面との間の電位差は、そのトナー担持体の表面に対し、帯電処理を行っていない潜像担持体表面部分がそのまま対向する場合よりも、本発明のように現像抑制電位を付与した潜像担持体表面部分が対向する場合の方が、大きいものとなる。その結果、逆現像電圧の絶対値が小さくても、逆現像電圧が印加されたトナー担持体の表面電位と潜像担持体表面との間の電位差を大きく取ることができる。そのため、逆現像電圧をトナー担持体に出力するための電源として、低廉な小容量の現像電源を利用する場合でも、現像領域に十分に強い逆現像電界を形成することができる。よって、トナーフィルミングの発生によりトナーの帯電量が不足していても、現像領域内でトナーをトナー担持体側に安定して拘束させることが可能となる。

以上より、本発明によれば、トナー担持体の表面にトナーフィルミングが生じることで発生する微量現像を、小容量の現像電源を利用して抑制できるという優れた効果が得られる。

実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。 同カラー画像形成装置における１つのプロセスユニット１の概略構成を示す説明図である。 比較例における作像電位シーケンスを説明するための説明図である。 同比較例において、感光体表面電位と現像ローラ表面電位との電位差と、微量現像あるいは地汚れによって生じる廃トナーの量との関係を示すグラフである。 実施形態における作像電位シーケンスを説明するための説明図である。 実施形態における露光装置の露光パワーと潜像部電位との関係を示すグラフである。 実施形態の効果を確認するために行った効果確認試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明を電子写真方式のカラー画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。
本画像形成装置は、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に構成された４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを備えている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。

図２は、１つのプロセスユニット１の概略構成を示す説明図である。
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としての感光体２と、感光体２の表面をトナーと同極性（本実施形態ではマイナス極性）の目標帯電電位に帯電させる帯電処理を行う帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナーを供給する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備えている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、帯電ローラ３により帯電された感光体表面に対して画像情報に応じた露光を行って当該露光部分の電位を落とす露光手段としての露光装置６が配置されている。一方、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には転写装置７が配設されている。転写装置７は、中間転写体としての無端状ベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、駆動ローラ９及び従動ローラ１０に張架され、図の矢印の方向に回転（周回走行）可能に構成されている。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に対向した位置には、一次転写手段として一次転写ローラ１１がそれぞれ配置されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配置されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト８の図中右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配置されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配置された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。

画像形成装置本体１００の下部には、記録材としての記録用紙Ｐを収容した用紙トレイ１５や用紙トレイ１５から記録用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１６等が設けてある。一方、画像形成装置本体１００の上部には、記録用紙を外部に排出するための一対の排紙ローラ１７と排出された記録用紙をストックするための排紙トレイ１８とが配置されている。また、画像形成装置本体１００内には、下部の用紙トレイ１５から上部の排紙トレイ１８へ記録用紙を案内するための搬送経路Ｒが形成されている。この搬送経路Ｒにおいて給紙ローラ１６から二次転写ローラ１２に至る途中には、一対のレジストローラ１９が配設されている。

また、二次転写ローラ１２から排紙ローラ１７に至る途中に、記録用紙上の画像を定着させるための定着装置２０を配設している。この定着装置２０は、加熱源によって加熱される定着部材としての定着ローラ２１と、その定着ローラ２１に接触して定着ニップを形成する対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ローラ２１から記録用紙を分離させる分離部材２３等を有する。本実施形態では、定着ローラ２１と加圧ローラ２２が図示しない加圧手段によって互いに圧接されることにより、圧接箇所において定着ニップが形成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、定着部材と対向部材の少なくとも一方を無端状ベルトとし、そのベルトをローラ又はパッド等によって相手側に圧接させる構成としてもよい。また、定着部材と対向部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

次に、図２を参照して、現像装置４の構成について更に説明する。
本実施形態の現像装置４は、一成分現像方式を採用した現像装置である。この現像装置４は、現像ケース４ｃ内にトナーＴを収容しており、現像ケース４ｃの底部にトナー担持体としての現像ローラ４ａが配置されている。現像ローラ４ａは、感光体２に対して連れ回り方向に回転駆動する。また、現像ローラ４ａは、現像ケース４ｃの内部で層厚規制部材としての規制ローラ４ｂに当接している。この規制ローラ４ｂは、現像ローラ４ａに対してカウンター方向に回転駆動する。

現像ローラ４ａの表面に担持されたトナーは、規制ローラ４ｂとの当接箇所において層厚規制を受けるとともに、その当接箇所においてトナーを現像ローラ４ａの表面に摺擦させて摩擦帯電させる。その後、当接箇所を通過して薄層状になったトナーは、現像ローラ４ａの回転に伴って、現像ローラ４ａと感光体２とが対向する現像領域へ搬送される。

また、画像形成動作時には、現像ローラ４ａに対し、現像電源３１からトナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）の現像電圧が印加される。この現像電圧の値は、露光装置６によって露光された感光体表面上の露光部分（潜像部）の電位と、帯電ローラ３による感光体表面の帯電電位（非潜像部）との間で、適宜設定される。このような現像電圧が現像ローラ４ａに出力されることで、現像領域内には、現像ローラ４ａの表面電位と感光体２の表面における潜像部電位との間で電位差が生じる。これにより、現像領域内には現像電界が形成され、正規帯電極性（マイナス極性）に帯電したトナーを現像ローラ４ａから感光体２上の潜像部に付着させることができる。

以下、図１を参照して、本画像形成装置の基本動作について説明する。
画像形成動作の開始指示が入力されると、まず、立ち上げ動作を実行する。具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動されるとともに、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの現像装置４の現像ローラ４ａ及び規制ローラ４ｂや中間転写ベルト８も回転駆動される。

感光体２の回転速度が目標速度で安定したら、その後の所定のタイミングで画像形成動作が開始され、まず、各感光体２の表面が帯電ローラ３によって所定極性（マイナス極性）に一様に帯電される。帯電された感光体２の表面部分には露光装置６からレーザー光がそれぞれ照射（露光）されて、それぞれの感光体２の表面には静電潜像が形成される。各感光体２への露光処理に用いるそれぞれの画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像には各現像装置４の現像ローラ４ａからトナーが供給され、静電潜像はトナー画像として可視像化される。

また、画像形成動作が開始されると、各一次転写ローラ１１に、トナーの正規帯電極性と逆特性（プラス極性）の定電圧制御又は定電流制御された一次転写電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

また、上記トナー画像が転写された後の各感光体２の表面に付着する残留トナーは、クリーニングブレード５によって除去される。クリーニングブレード５によって除去されたトナーは、図示しない廃トナー移送ホースを介して、転写装置７の下方に配置された廃トナー収容器１４へ搬送される。クリーニング後の感光体表面は、除電装置３３による除電処理が施される。この除電処理により、感光体２の表面電位がほぼゼロ［ｖ］に初期化され、次の画像形成動作に備えられる。

また、画像形成動作が開始されると、画像形成装置の下部では、給紙ローラ１６が回転駆動することによって、用紙トレイ１５に収容された記録用紙Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録用紙Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングが計られて、二次転写ローラ１２とそれに対向する駆動ローラ９との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性（プラス極性）の二次転写電圧が印加されており、これにより二次転写ニップに転写電界が形成される。二次転写ニップに形成された転写電界によって中間転写ベルト８上のトナー画像が記録用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置２０へと搬送され、定着ローラ２１と加圧ローラ２２によって記録用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が定着される。トナー画像が定着された記録用紙Ｐは、分離部材２３によって定着ローラ２１から分離され、排出ローラ１７によって排紙トレイ１８へと排出される。また、転写後の中間転写ベルト８上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器１４へ搬送され回収される。

以上の説明は、記録用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図３は 比較例における作像電位シーケンスを説明するための説明図である。
本実施形態において、画像形成動作中には、帯電ローラ３に−５００［Ｖ］の帯電電圧が印加され、この帯電ローラ３による帯電処理によって感光体２の表面は−５００［Ｖ］（目標帯電電位）に一様に帯電される。一方、このように一様帯電された感光体表面部分を露光装置６が露光すると、その露光部分は−２５［Ｖ］程度まで落ち込む。以下、帯電ローラ３の帯電処理による感光体２の帯電電位（非潜像部電位）を「Ｖｄ」とし、露光部分の電位（潜像部電位）を「ＶＬ」とする。また、画像形成動作中に現像電圧が印加されたときの現像ローラ４ａの表面電位を「Ｖｂ」とする。本実施形態の現像電圧は１５０［Ｖ］に設定されており、このときの現像ローラ４ａの表面電位Ｖｂも１５０［Ｖ］である。

本実施形態において、感光体２上の潜像部電位ＶＬ（＝−２５［Ｖ］）と現像ローラ４ａの表面電位Ｖｂ（＝−１５０［Ｖ］）との電位差である現像ポテンシャル（｜ＶＬ−Ｖｂ｜）は、１２５［Ｖ］となる。この現像ポテンシャルにより、現像ローラ４ａ上に担持されたマイナス極性のトナーには、トナーを感光体２上の潜像部（露光部分）へ移動させる現像電界が作用して、感光体２上の潜像部にトナーが付着する。

一方、感光体２上の非潜像部電位Ｖｄ（＝−５００［Ｖ］）と現像ローラ４ａの表面電位Ｖｂ（＝−１５０［Ｖ］）との電位差である地肌ポテンシャル（｜Ｖｄ−Ｖｂ｜）は、３５０［Ｖ］となる。この地肌ポテンシャルにより、感光体２上の非潜像部（非露光部分）では、現像ローラ４ａ上に担持されたマイナス極性のトナーを現像ローラ４ａ側へ引きつける逆現像電界が作用し、感光体２上の非潜像部にトナーが付着することが抑制される。

本実施形態において、画像形成動作の開始指示が入力されると、その画像形成動作の開始前には、画像形成動作の準備動作として、立ち上げ動作を実施する。また、画像形成動作が終了した後、次の画像形成動作の開始指示を受けていない場合には、画像形成装置を待機状態に移行するための立ち下げ動作を実施する。

立ち上げ動作では、まず、感光体２や、現像装置の現像ローラ４ａ及び規制ローラ４ｂ、中間転写ベルト８などの駆動を開始し、少なくともこれらが目標速度で安定駆動するまでは立ち上げ動作期間が継続する。本実施形態では、この立ち上げ動作を開始する前には、感光体２の表面電位はほぼゼロ［Ｖ］となっている。その理由は以下のとおりである。

本実施形態では、立ち下げ動作時に、帯電ローラ３への帯電電圧の出力を停止させた状態で、除電装置３３による除電処理を施す。この除電処理では、感光体２の表面に対して一様に除電光を照射して、感光体２の表面電位を落とす。このときの感光体表面電位はおおよそ潜像部電位ＶＬと同じ−２５［Ｖ］であり、ゼロ［Ｖ］に近い値を示す。そして、立ち上げ動作期間中は、帯電ローラ３による帯電処理を停止しているので、立ち下げ動作の直後に立ち上げ動作が行われた場合でも、感光体表面電位は−２５［Ｖ］であり、ほぼゼロ［Ｖ］である。ただし、感光体２の表面電位は、帯電ローラ３による帯電処理が停止してから時間が経過するにつれて徐々に落ちていくので、立ち下げ動作が終了してから次の立ち上げ動作を実施するまでの期間がある程度長ければ、感光体２の表面電位はゼロ［Ｖ］まで落ちる。

図３に示す比較例では、前回の立ち下げ動作が終了してからある程度の時間が経過した後に立ち上げ動作が実施されたものであり、立ち上げ動作期間中の感光体２の表面電位はゼロ［Ｖ］となっている。このとき、図３の比較例では、この立ち上げ動作期間中、現像ローラ４ａの表面に担持されているトナーが感光体２の表面に僅かに付着してしまう微量現像を抑制するために、制御部３０の制御の下、現像電源３１の出力電圧の極性を反転させて現像ローラ４ａに逆現像電圧Ｖｒを出力している。この逆現像電圧Ｖｒは、現像電圧Ｖｂとは逆極性をもち、その絶対値が現像電圧Ｖｂの絶対値と一致するように設定されている。このような設定により、立ち上げ動作期間中、現像領域では、感光体２の表面電位（＝ゼロ［Ｖ］）と現像ローラ４ａの表面電位Ｖｒ（＝＋１５０［Ｖ］）との電位差（＝１５０［Ｖ］）が生じる。この電位差は、マイナス極性のトナーを現像ローラ４ａ側に引き寄せる逆現像電界を現像領域に形成するので、立ち上げ動作期間中、現像ローラ４ａ上のトナーは感光体表面に移動することなく現像ローラ４ａ上に留まり、微量現像が抑制される。

本実施形態の画像形成装置は、上述したように一成分現像方式を採用したもので、低コストを利点としたものである。そのため、現像電源３１には、画像形成動作に必要な最小限の容量を備えた電源が採用されている。本実施形態の現像電圧Ｖｂは、上述したように−１５０［Ｖ］という比較的低い値に設定されているので、本実施形態の現像電源３１としては、その現像電圧Ｖｂを出力するのに必要な最大出力電圧が１５０［Ｖ］程度の小容量電源が使用されている。そのため、現像ローラ４ａに印加できる最大出力電圧の絶対値を１５０［Ｖ］よりも大きくできない。

ここで、経時使用により現像ローラ４ａの表面にトナーフィルミングが発生すると、上述したように現像領域へ搬送される現像ローラ４ａ上のトナーの帯電量が落ち込む。このような帯電量が落ち込んだトナーに対しては、立ち上げ動作期間中の現像領域に、１５０［Ｖ］程度の電位差を形成しても、現像ローラ４ａ側に十分に引き寄せることが難しくなる。そのため、図３に示した比較例では、このようなトナーフィルミングが発生すると、許容限度を超える微量現像が発生してしまうことがある。

立ち下げ動作期間中でも同様である。
すなわち、立ち下げ動作期間中、感光体の表面電位は、除電装置３３の除電処理により、一様に−２５［Ｖ］というほぼゼロ［Ｖ］を示している。そのため、立ち下げ動作期間中も微量現像が発生し得るので、図３の比較例では、立ち上げ動作期間の場合と同様、立ち下げ動作期間中も、制御部３０の制御の下、現像電源３１の出力電圧の極性を反転させて現像ローラ４ａに逆現像電圧Ｖｒを出力している。このとき、現像領域では、感光体２の表面電位（＝−２５［Ｖ］）と現像ローラ４ａの表面電位Ｖｒ（＝＋１５０［Ｖ］）との電位差（＝１７５［Ｖ］）が生じる。この電位差により、立ち下げ動作期間中、現像ローラ４ａ上のトナーは感光体表面に移動することなく現像ローラ４ａ上に留まり、微量現像が抑制される。しかしながら、上述したようなトナーフィルミングが発生してトナーの帯電量が落ち込むと、立ち上げ動作期間中と同様に、許容限度を超える微量現像が発生してしまうことがある。

図４は、図３に示した比較例において、感光体表面電位と現像ローラ表面電位との電位差と、微量現像あるいは地汚れ（画像形成動作中に非潜像部分にトナーが付着する現象）によって生じる廃トナーの量との関係を示すグラフである。
図４には、現像ローラ４ａの表面にトナーフィルミングが生じた経時における例と、現像ローラ４ａの表面にトナーフィルミングが生じていない初期時における例とを示してある。

図４のグラフに示すように、現像ローラ４ａの表面にトナーフィルミングが発生している経時では、トナーフィルミングが発生していない初期時と比較して、立ち上げ動作中や立ち下げ動作中における微量現像や、画像形成動作中の地汚れによって、廃トナーの量が初期時よりも増える。このように、トナーフィルミングが発生すると、無駄に消費されるトナーの量が増大してしまう。また、通常、廃トナー収容器１４の容量は、トナーフィルミングが発生しないものとして設計されているので、トナーフィルミングが発生してしまうと、廃トナーの量が廃トナー収容器１４の容量を超え、廃トナー収容器１４が満杯になる事態が引き起される。

図５は、本実施形態における作像電位シーケンスを説明するための説明図である。
本実施形態では、トナーフィルミングが発生しても、なるべく廃トナーの量が少なくなるように、立ち上げ動作中や立ち下げ動作中における微量現像の発生を抑制することとしている。具体的には、図５に示すように、現像電源３１から逆現像電圧Ｖｒが出力されている間に現像領域を通過する感光体表面部分に対し、トナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）であって目標帯電電位Ｖｄよりも絶対値が小さい現像抑制電位Ｖａを付与する。本実施形態では、現像抑制電位Ｖａを−１５０［Ｖ］となるように設定しているが、感光体表面電位との間で微量現像が抑制できる十分な大きさの電位差が形成できる範囲で任意に設定できる。

〔構成例１〕
感光体表面に現像抑制電位Ｖａを付与する現像抑制電位付与手段としては、例えば、帯電ローラ３により感光体表面が現像抑制電位Ｖａとなるように帯電させる手段が挙げられる（構成例１）。本構成例１では、立ち上げ動作中や立ち下げ動作中、制御部３０の制御の下、帯電電源３２から帯電ローラ３に対して−１５０［Ｖ］の帯電電圧を印加すればよい。ただし、この場合には、帯電電源３２として、その出力電圧を、画像形成動作時の帯電電圧である−５００［Ｖ］と、立ち上げ動作中や立ち下げ動作中の帯電電圧である−１５０［Ｖ］の両方を安定して出力できる電源を用いることが必要となる。

〔構成例２〕
また、現像抑制電位付与手段としては、例えば、帯電ローラ３により当該感光体表面部分を、トナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）であって現像抑制電位Ｖａよりも絶対値が大きい電位となるように帯電させた後、当該感光体表面部分を露光装置６で一様に露光して電位を現像抑制電位Ｖａまで落とす手段も採用できる（構成例２）。

本構成例２において、露光装置６の露光パワーを調整して−１５０［Ｖ］という現像抑制電位Ｖａを得る場合には、帯電電源３２が立ち上げ動作中や立ち下げ動作中に帯電ローラ３に出力する帯電電圧は、画像形成動作時の帯電電圧と同じであってもよい。よって、この場合には、帯電電源３２として安価な電源を採用可能である。ただし、この場合には、露光装置６として、露光パワーを調整できるものを採用する必要がある。本実施形態では、露光装置６として、露光パワーを調整できるものを採用しているので、当該手段であれば新たな構成を追加することなく実現できる。

図６は、本実施形態における露光装置の露光パワーＬＰと潜像部電位ＶＬとの関係を示すグラフである。
図６に示すグラフには、２７℃８０％のＨＨ環境と、２３℃５０％のＮＮ環境と、１０℃１５％のＬＬ環境との３通りのグラフが記載されている。このグラフに示すように、露光パワーＬＰと潜像部電位ＶＬとの関係は、温湿度環境によって変わってくるので、露光パワーＬＰを調整する際には、温湿度環境を考慮にいれて調整するのが好ましい。
また、図６に示すグラフには、ＮＮ環境において経時使用後の感光体２を用いた場合の露光パワーＬＰと潜像部電位ＶＬとの関係を示すグラフも記載されている。ＮＮ環境の２つのグラフを比較するとわかるように、感光体２が経時使用されて感光特性が劣化してくると、露光パワーＬＰと潜像部電位ＶＬとの関係が変わってくる。よって、露光パワーＬＰを調整する際には、感光体の劣化状況も考慮にいれて調整するのが好ましい。

本実施形態において、露光装置６の露光パワーを調整して−１５０［Ｖ］という現像抑制電位Ｖａを得る場合、図６に示すグラフから、例えばＬＬ環境においては露光パワーを約１３０［μＷ］に設定すればよい。

図７は、本実施形態の効果を確認するために行った効果確認試験の結果を示すグラフである。
この効果確認試験では、３種類の現像ローラＡ，Ｂ，Ｃについて、ＮＮ環境においてテスト画像を１０００枚印字したときの廃トナー収容器１４に収容された廃トナーの量を計測した。この効果確認試験では、３種類の現像ローラＡ，Ｂ，Ｃについて、それぞれ、図３に示した比較例の設定（すなわち、立ち上げ動作期間と立ち上げ動作期間の両方で感光体２の表面に現像抑制電位Ｖａを付与しない設定）と、立ち上げ動作期間だけ感光体２の表面に現像抑制電位Ｖａを付与し、立ち上げ動作期間には感光体２の表面に現像抑制電位Ｖａを付与しない設定と、立ち上げ動作期間と立ち上げ動作期間の両方で感光体２の表面に現像抑制電位Ｖａを付与する設定とを採用した。

図７に示すように、いずれの種類の現像ローラであっても、現像抑制電位Ｖａを付与する設定であれば、図３に示した比較例の設定と比較して、廃トナーの量を抑制できることが確認された。特に、立ち上げ動作期間と立ち上げ動作期間の両方で感光体２の表面に現像抑制電位Ｖａを付与する設定では、廃トナーの量を大幅に抑制できることが確認された。

〔構成例３〕
また、現像抑制電位付与手段としては、例えば、感光体２の導電性基体に電圧を印加することで、感光体表面に現像抑制電位Ｖａを付与する手段を採用することもできる（構成例３）。

なお、本実施形態では、立ち下げ動作期間中、除電装置３３により感光体２の表面電位を強制的にほぼゼロ［Ｖ］にしているが、除電装置３３による除電処理を施さなくても、帯電ローラ３による帯電処理が停止してからある程度の時間が経過していれば、感光体２の表面電位はほぼゼロ［Ｖ］になる。したがって、本実施形態の説明は、立ち下げ動作期間中に除電装置３３による除電処理を施さない場合でも、あるいは、そもそも除電装置３３が設けられていない場合でも、同様に考えることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
表面移動する感光体２等の潜像担持体と、該潜像担持体の表面をトナーと同極性（マイナス極性）の目標帯電電位Ｖｄに帯電させる帯電処理を行う帯電ローラ３等の帯電手段と、該帯電手段により帯電された潜像担持体表面に対して画像情報に応じた露光を行って当該露光部分の電位を落とす露光装置６等の露光手段と、現像ローラ４ａ等のトナー担持体の表面に担持されたトナーを規制ローラ４ｂ等の層厚規制部材により層厚規制するとともにトナー担持体表面に摺擦させて摩擦帯電させ、該トナー担持体の表面移動によって潜像担持体表面と対向する現像領域へ搬送する一方、現像電源３１からトナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）の現像電圧Ｖｂをトナー担持体へ出力し、現像領域内における該トナー担持体の表面電位Ｖｂと潜像担持体表面の上記露光部分の電位ＶＬとの間に生じる電位差（現像ポテンシャル）を利用して、該トナー担持体上のトナーを該潜像担持体上の該露光部分に付着させる現像装置４等の現像手段とを有し、潜像に付着したトナーによって形成される潜像担持体上のトナー像を最終的に記録用紙Ｐ等の記録材上に転写して、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記帯電処理を行っていない潜像担持体表面が現像領域を通過する期間に、上記現像電圧Ｖｂとは逆極性である逆現像電圧Ｖｒを上記現像電源３１から上記トナー担持体へ出力させる制御部３０等の逆現像電圧制御手段と、上記現像電源３１から上記逆現像電圧Ｖｒが出力されている間に現像領域を通過する潜像担持体表面部分に、トナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）であって上記目標帯電電位Ｖｄよりも絶対値が小さい現像抑制電位Ｖａを付与する現像抑制電位付与手段とを有することを特徴とする。
これによれば、現像電源３１の容量が小さく逆現像電圧Ｖｒとして絶対値が小さい電圧しか印加できない構成であっても、逆現像電圧Ｖｒが印加されたトナー担持体の表面電位Ｖｒと潜像担持体表面との間の電位差を大きく取ることができる。そのため、トナーフィルミングの発生によりトナーの帯電量が不足していても、現像領域内でトナーをトナー担持体側に安定して拘束させることが可能となる。

（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、上記現像抑制電位付与手段は、上記帯電手段により上記潜像担持体表面部分を上記現像抑制電位Ｖａに帯電させることで、該潜像担持体表面部分に該現像抑制電位Ｖａを付与することを特徴とする。
これによれば、簡易な構成で現像抑制電位Ｖａを付与することができる。

（態様Ｃ）
上記態様Ａにおいて、上記現像抑制電位付与手段は、上記帯電手段により、上記潜像担持体表面部分を、トナーの正規帯電極性と同極性（マイナス極性）であって上記現像抑制電位Ｖａよりも絶対値が大きい電位となるように帯電させた後、該潜像担持体表面部分を露光して電位を上記現像抑制電位Ｖａまで落とすことで、該潜像担持体表面部分に該現像抑制電位Ｖａを付与することを特徴とする。
これによれば、より低コストで現像抑制電位Ｖａを付与することが可能である。

（態様Ｄ）
上記態様Ａにおいて、上記潜像担持体は、導電性の基体の外周面上に感光層を形成した感光体２であり、上記現像抑制電位付与手段は、上記潜像担持体の上記基体に電圧を印加することで、上記潜像担持体表面部分に上記現像抑制電位を付与することを特徴とする。
これによれば、簡易な構成で現像抑制電位Ｖａを付与することができる。

（態様Ｅ）
上記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、上記現像抑制電位付与手段は、上記逆現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位Ｖｒと上記現像抑制電位Ｖａとの電位差が、画像形成動作時における上記現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位Ｖｂと潜像担持体表面の非露光部分の電位Ｖｄとの間に生じる電位差（地肌ポテンシャル）と略一致するように、上記現像抑制電位を付与することを特徴とする。
これによれば、微量現像による潜像担持体表面へのトナー付着量を、地汚れ発生抑制レベルと同程度まで抑えることができる。

（態様Ｆ）
上記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、上記逆現像電圧制御手段が上記逆現像電圧Ｖｒを上記現像電源３１から上記トナー担持体へ出力させる上記期間は、画像形成動作を開始する前の立ち上げ動作期間又は画像形成動作を終了した後の立ち下げ動作期間であることを特徴とする。
これによれば、トナーフィルミングの発生によりトナーの帯電量が不足していても、立ち上げ動作期間又は立ち下げ動作期間に発生する微量現像を抑制できる。

（態様Ｇ）
上記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、上記現像抑制電位付与手段は、上記逆現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位Ｖｒと上記現像抑制電位Ｖａとの電位差が、２５０［Ｖ］以上３５０［Ｖ］以下の範囲内となるように、上記現像抑制電位を付与することを特徴とする。
これによれば、トナーフィルミングの発生によりトナーの帯電量が不足していても、安定して微量現像を抑制できる。

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋ プロセスユニット
２ 感光体
３ 帯電ローラ
４ 現像装置
４ａ 現像ローラ
４ｂ 規制ローラ
４ｃ 現像ケース
５ クリーニングブレード
６ 露光装置
７ 転写装置
８ 中間転写ベルト
１２ 二次転写ローラ
１３ ベルトクリーニング装置
１４ 廃トナー収容器
２０ 定着装置
３０ 制御部
３１ 現像電源
３２ 帯電電源
３３ 除電装置

特開２００８−５８６７７号公報

Claims (7)

1. 表面移動する潜像担持体と、
   該潜像担持体の表面をトナーと同極性の目標帯電電位に帯電させる帯電処理を行う帯電手段と、
   該帯電手段により帯電された潜像担持体表面に対して画像情報に応じた露光を行って当該露光部分の電位を落とす露光手段と、
   トナー担持体の表面に担持されたトナーを層厚規制部材により層厚規制するとともにトナー担持体表面に摺擦させて摩擦帯電させ、該トナー担持体の表面移動によって潜像担持体表面と対向する現像領域へ搬送する一方、現像電源からトナーの正規帯電極性と同極性の現像電圧をトナー担持体へ出力し、現像領域内における該トナー担持体の表面電位と潜像担持体表面の上記露光部分の電位との間に生じる電位差を利用して、該トナー担持体上のトナーを該潜像担持体上の該露光部分に付着させる現像手段とを有し、
   潜像に付着したトナーによって形成される潜像担持体上のトナー像を最終的に記録材上に転写して、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
   上記帯電処理を行っていない潜像担持体表面が現像領域を通過する期間に、上記現像電圧とは逆極性である逆現像電圧を上記現像電源から上記トナー担持体へ出力させる逆現像電圧制御手段と、
   上記現像電源から上記逆現像電圧が出力されている間に現像領域を通過する潜像担持体表面部分に、トナーの正規帯電極性と同極性であって上記目標帯電電位よりも絶対値が小さい現像抑制電位を付与する現像抑制電位付与手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記現像抑制電位付与手段は、上記帯電手段により上記潜像担持体表面部分を上記現像抑制電位に帯電させることで、該潜像担持体表面部分に該現像抑制電位を付与することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１の画像形成装置において、
   上記現像抑制電位付与手段は、上記帯電手段により、上記潜像担持体表面部分を、トナーの正規帯電極性と同極性であって上記現像抑制電位よりも絶対値が大きい電位となるように帯電させた後、該潜像担持体表面部分を露光して電位を上記現像抑制電位まで落とすことで、該潜像担持体表面部分に該現像抑制電位を付与する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、
   上記潜像担持体は、導電性の基体の外周面上に感光層を形成した感光体であり、
   上記現像抑制電位付与手段は、上記潜像担持体の上記基体に電圧を印加することで、上記潜像担持体表面部分に上記現像抑制電位を付与することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記現像抑制電位付与手段は、上記逆現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位と上記現像抑制電位との電位差が、画像形成動作時における上記現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位と潜像担持体表面の非露光部分の電位との間に生じる電位差と略一致するように、上記現像抑制電位を付与することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記逆現像電圧制御手段が上記逆現像電圧を上記現像電源から上記トナー担持体へ出力させる上記期間は、画像形成動作を開始する前の立ち上げ動作期間又は画像形成動作を終了した後の立ち下げ動作期間であることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記現像抑制電位付与手段は、上記逆現像電圧が出力されたトナー担持体の表面電位と上記現像抑制電位との電位差が、２５０［Ｖ］以上３５０［Ｖ］以下の範囲内となるように、上記現像抑制電位を付与することを特徴とする画像形成装置。

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