JP2016017988A - 現像装置、プロセスユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像動作が行われることなく長時間放置された後において、黒スジなどの画像欠陥の発生を抑制することが可能な現像装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ４ａの表面にトナーを含む現像剤を担持させ、現像ローラ４ａの回転軸方向にわたって現像ローラ４ａの表面に当接する薄層化ブレード４ｂとの当接領域γを通過させた後、現像ローラ４ａの表面と感光体１の表面が対向する現像領域αへ搬送して、感光体１上に形成された潜像をトナーにより現像する現像装置４において、現像ローラ４ａは正転方向と逆転方向のいずれにも回転可能な駆動機構を備え、現像ローラ４ａの回転駆動を制御する制御手段３０１ａを有し、現像ローラ４ａを回転駆動させることなく一定の時間以上経過した後、最初に現像動作を実行する前に、制御手段３０１ａが、逆転および正転が複数回行われるように現像ローラ４ａの回転駆動を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置またはかかる現像装置を用いるプロセスユニットや画像形成装置に関するものである。

プリンタ、複写機、またはファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置において、一般的に、感光体等の潜像担持体に当接するように配設された現像ローラにより、現像剤中のトナーを潜像担持体の表面に供給することで、帯電された潜像担持体上に形成された潜像を可視像として現像する。

特許文献１には、かかる画像形成装置であって、現像を行わないときに、現像ローラを所定方向と逆方向に回転させるようにしたものが記載されている。これにより、現像後において現像ローラとの間に停留し固化した現像剤を除去し、現像ローラ上に均一な厚さの現像剤の薄層を安定して形成することができるので、黒スジ、白スジなどの画像欠陥の発生を抑えることができるとしている。

現像剤は、感光体の表面に供給される前に、現像ローラに当接した薄層化ブレードなどの層厚規制部材によって摩擦帯電されるとともに層厚が所定の厚さになるように規制される。現像が終了し現像ローラを停止した際、図１３（ａ）に示すように、薄層化ブレード１０４ｂと現像ローラ１０４ａとが当接する当接領域の入口付近には少量の現像剤が停留している。当接領域の入口付近において、停留した状態で固化した現像剤があると、現像の際に現像剤を所定の厚さに規制することが難しくなり、現像現像ローラ表面に形成される現像剤の層厚は均一でなくなる。これにより、現像されたトナー像に黒スジ、白スジなどの画像欠陥が発生するようになる。特許文献１のように、現像を行わないとき、具体的には画像形成装置のメイン電源を投入したときに現像ローラ１０４ａを一旦逆方向に回転させ、当接領域の入口付近で固化したトナーを振り払ってから（図１３（ｂ）参照）、現像のための現像ローラ１０４ａの正転を行うことで（図１３（ｃ）参照）、上述した要因による画像欠陥の発生を防止することができる。

しかしながら、本願発明者らによる鋭意研究により、画像形成が行われることなく長時間放置された画像形成装置において最初に画像形成をする際に、特許文献１のように、現像動作開始前に現像ローラを一旦所定方向とは逆方向に回転させても、現像したトナー像に横黒スジが発生する場合のあることが分かった。

本願発明者らは、この横黒スジの発生が、図１４（ａ）に示すように現像ローラ１０４ａと薄層化ブレード１０４ｂとが当接する当接領域において、薄層化ブレード１０４ｂにより長時間強い力で押し付けられることで現像ローラ１０４ａ上に強固に付着した現像剤の塊りに起因することを見出した。また、このような現像剤の塊りは、現像ローラ１０４ａと薄層化ブレード１０４ｂとが当接する当接領域以外においても、例えば、現像ローラ１０４ａと感光体１０１とが当接する現像領域など、現像ローラ１０４ａと何らかの部材とが当接する領域においても形成されることが分かっている。このような現像剤の塊りは、特許文献１のように現像ローラ１０４ａを一旦逆回転させてから（図１４（ｂ）参照）、現像を開始する（図１４（ｃ）参照）ようにしても除去することはできない。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像動作が行われることなく長時間放置された後において、黒スジなどの画像欠陥の発生を抑制することが可能な現像装置を提供することである。

回転体である現像剤担持体の表面にトナーを含む現像剤を担持させ、該現像剤担持体の回転軸方向にわたって該現像剤担持体の表面に当接する現像剤規制部材との当接領域を通過させた後、前記現像剤担持体の表面と潜像担持体の表面が対向する現像領域へ搬送して、該潜像担持体上に形成された潜像を該現像剤中のトナーによって現像する現像装置において、前記現像剤担持体は正転方向と逆転方向のいずれにも回転可能な駆動機構を備え、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する制御手段を有し、前記現像剤担持体を回転駆動させることなく一定の時間以上経過した後、最初に現像動作を実行する前に、前記制御手段が、逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とするものである。

現像動作が行われることなく長時間放置された後において、黒スジなどの画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図。 同プリンタのプロセスカートリッジの主要部を説明する概略構成図。 同プロセスカートリッジの現像装置における現像ローラ上への現像剤の付着について説明する図。 同現像ローラの逆転−正転動作について説明する図。 同現像ローラと当接している他の部材を示す図。 同現像ローラの逆転−正転動作の制御ブロック図。 同現像ローラにバイアスを印加するタイミングの一例を示す図。 同プリンタの感光体の累積走行距離を振ったときの、画像における横黒スジの発生状況の評価結果を示す図。 同現像ローラの逆転−正転動作を実行する回数を振ったときの、画像における横黒スジ発生の状況についての評価結果を示す図。 同プリンタの平均画像面積率を振ったときの、画像における横黒スジ発生の状況についての評価結果を示す図。 同現像ローラの周辺温度と感光体の１日あたりの走行距離との関係を示す図。 現像ローラ４ａが停止した状態で放置される前の、感光体１の１日あたりの走行距離を振ったときの、画像における横黒スジの発生状況の評価結果を示す図。 画像形成装置において画像形成を行う際に生じる不具合を説明する図。 画像形成装置において画像形成が行われることなく長時間経過した後、最初に画像形成を行う際に生じる不具合を説明する図。

以下、本発明を電子写真方式のモノクロ画像形成装置であるプリンタに適用した一実施形態について説明する。まず、プリンタの全体構成及び作像動作について説明する。

図１は、本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図である。図１に示すように、このプリンタは、機枠体のほぼ中央部に、表面に画像を担持する像担持体たるドラム状の感光体１を備えたプロセスカートリッジ１０を備えている。感光体１に対向する位置には、感光体１の表面を露光する露光手段としての光書込装置３が設けられている。光書込装置３は、複数の発光素子であるＬＥＤアレイを有している。また、プロセスカートリッジ１０の下方には、プロセスカートリッジ１０で形成された感光体１上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラ１１を備えている。転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。

プロセスカートリッジ１０には、トナーカートリッジ７が着脱可能に設けられる。トナーカートリッジ７は、その容器本体２２に、現像装置４へ補給する現像剤（トナー）を収容するトナー収容部８を有する。さらに、トナーカートリッジ７は、クリーニングブレード５で除去されたトナー（廃トナー）を回収するトナー回収部９も一体的に有している。

機枠体の下部には、感光体１上のトナー像を転写するための記録媒体たる用紙Ｐを積載して収容する給紙カセット１２、給紙カセット１２から用紙Ｐを順次感光体１と転写ローラ１１との間の転写部に送り出す給紙ローラ１３を備えている。また、給紙ローラ１３に対し用紙搬送方向の下流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１４が設けてある。

また、プロセスカートリッジ１０の図中左方には、用紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置１５を備えている。定着装置１５は、定着部材としての定着ローラ１５ａと、加圧部材としての加圧ローラ１５ｂとを備える。定着ローラ１５ａは、図示しないヒータ等の加熱源によって加熱されるようになっている。加圧ローラ１５ｂは、定着ローラ１５ａ側へ加圧されて定着ローラ１８に当接し、定着ニップを形成している。

定着装置１５に対し用紙搬送方向の下流側には、排紙ローラ対１６を備えている。排紙ローラ１６によって装置外に排出された用紙Ｐは、装置本体の上面を凹ませて形成された排紙トレイ２１上に積載されるようになっている。

図２は、プロセスカートリッジ１０の主要部を説明する概略構成図である。図２に示すように、このプロセスカートリッジ１０は、感光体１の回転方向（図中矢印Ａ）に対し順に、感光体１の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２、感光体１上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４、感光体１の表面をクリーニングするクリーニングブレード５ａを含むクリーニング装置５などが配置されている。このプロセスカートリッジ１０においては、感光体１と感光体１の周囲に配設される帯電ローラ２、現像ローラ４、クリーニング装置が一つのユニットとして共通の支持体に支持され、プリンタ本体に対して一体に着脱可能になっている。なお、本実施形態では、感光体１と現像装置４とを一体に支持するプロセスカートリッジとしたが、感光体１と現像装置４とを個別に着脱可能な構成にしてもよい。現像装置４については後で詳説する。

続いて、図１、２を参照して、本実施形態に係るプリンタの作像動作を説明する。
上記構成のプロセスカートリッジ１０では、感光体１の回転と共に、まず帯電ローラ２で感光体１表面を一様に帯電する。次いで、画像データに基づき光書込装置３から射出された光束を照射して感光体１上に静電潜像を形成する。その後、現像ローラ４によりトナーを付着させ静電潜像を可視像化することで感光体１上にトナー画像を形成する。一方、給送ローラ１３は、給紙カセット１２から用紙Ｐを１枚ずつ分離して搬送してレジストローラ１４に突き当てて止める。そして、プロセスカートリッジ１０のトナー画像形成のタイミングに合わせて、レジストローラ１４に突き当てて止めた用紙Ｐを感光体１と転写ローラ１１とが対向する転写部に送り出す。転写部では、感光体１上のトナー画像が供給された用紙Ｐに転写される。トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置１５によりトナー画像を定着後、排紙ローラ対１６により機外に排出され、排紙トレイ２１上にストックされる。一方、トナー画像転写後の感光体１の表面は、クリーニングブレード５ａにより残留トナーが除去清掃され、再度の画像形成に備える。

本実施形態の現像装置４の構成および現像動作について説明する。
図２に示すように、現像装置４は、現像剤を表面上に担持する現像剤担持体としての現像ローラ４ａの他、薄層化ブレード４ｂ、トナー供給ローラ４ｃ、シール部材４ｅなども有する。現像ローラ４ａは、弾性体で形成され、図示しない駆動モータによって回転駆動が可能に構成されている。薄層化ブレード４ｂは、板状部材で、一端が現像装置４の外枠に固定支持され、他端が現像ローラ４ａに押圧されている。トナー供給ローラ４ｃは、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂などからなるローラ部とを有しており、ホッパ部４ｄ内の現像剤をローラ部の表面に付着させながら回転する。シール部材は現像装置４のケーシングと現像ローラとの隙間をシールする。なお、現像ローラ４ａ上の現像剤の層厚の規制は板状部材である薄層化ブレード４ｂによって行うようにしているが、現像ローラ４ａと当接し、回転可能なローラ状の部材によって行うようにしてもよい。

トナー収容部８（図１参照）からホッパ部４ｄに供給された現像剤は、トナー供給ローラ４ｃが図２中の矢印Ｃ方向に回転して表面移動することにより、現像ローラ４ａに対向する領域である供給ニップβに搬送され、現像ローラ４ａ上に担持される。この現像剤は、図２中の矢印Ｂ方向に回転している現像ローラ４ａによって現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとの当接部である当接領域γに送られる。この当接領域γにおいて、現像剤中のトナーは現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとによって強い圧力で挟まれることにより薄層状になるとともに、薄層化ブレード４ｂとの摩擦によって所定の電荷に帯電される。現像ローラ４ａの表面上に薄層状のままで保持された現像剤は、現像ローラ４ａの回転駆動により潜像担持体である感光体１と現像ローラ４ａが対向する現像領域αに送られる。現像ローラ４ａには、電源４ｆが接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。現像ローラ４ａにマイナス極性のバイアスを印加すると、マイナスに帯電した現像剤中のトナーを感光体１の潜像を現像することができる。

図３は、現像ローラ４ａ上における現像剤の付着について説明する図である。
現像ローラ４ａが停止したとき、現像剤は当接領域γにおいて現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとによって強い圧力で挟まれたままになっている。一定以上の印刷ジョブを実行し終わって現像ローラ４ａが高温になっている状態で現像ローラ４ａが停止し、そのまま一定時間以上放置されると、当接領域γで挟まれた状態の現像剤は、熱と薄層化ブレード４ｂによる押圧力によって現像ローラ４ａ上に強固に付着する。特に、現像ローラ４ａ上の両端位置では押圧力大きいので極めて強固に付着する。これにより、図３（ａ）に示すように、現像ローラ４ａ上の長手方向（図３（ａ）に対し垂直方向）にはスジ状の現像剤の塊りが形成される。

図３（ｂ）に示すように、現像ローラ４ａが停止した状態で放置された後、印刷ジョブを受けて再び駆動する際に、この現像剤の塊りは現像ローラ４ａに付着したままになっている。現像において、現像ローラ４ａにおける現像剤の塊りが付着した部位では、現像剤の量が過剰になっているため、画像に横黒スジが発生してしまうことになる。この現像剤の塊りは、何らかの部材と接触させることによりかきとることが可能である。画像の横黒スジの発生を抑えるためには、現像動作を開始する前に、現像剤の塊りを除去するために、現像ローラ４ａの逆転―正転動作を繰り返すようにする。

図４は、現像ローラ４ａの逆転−正転動作について説明する図である。
図４（ａ）は、当接領域γにおいて現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとによって強い圧力で挟まれたまま放置された現像剤が、現像ローラ４ａの表面に塊りとして強固に付着している状態を示す。この状態から、現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過するまで、現像ローラ４ａを逆転させる（図４（ｂ））。現像ローラ４ａを逆転させることで、現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りは、当接領域γにおいて、薄層化ブレード４ｂに擦りつけられる。現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過し切ったところで、現像ローラ４ａの逆転を停止し、今度は現像ローラ４ａを正転に切り替える。現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過するまで、現像ローラ４ａを正転させる（図４（ｃ））。現像ローラ４ａを正転させることで、現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りは、当接領域γにおいて、薄層化ブレード４ｂに擦りつけられる。現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過し切ったところで、現像ローラ４ａの正転を停止し、今度は現像ローラ４ａを逆転に切り替え、現像剤の塊りが当接領域γを通過するまで、現像ローラ４ａを逆転させる（図４（ｄ））。

このように、現像ローラ４ａの中心点から当接領域γの中間点に下ろした法線Ｌを基準として、ある回転角度で現像ローラ４ａの逆転と正転を繰り返すようにする。現像ローラ４ａ上の現像剤の塊りが薄層化ブレード４ｂに擦りつけられると、現像剤が少しずつそぎ落とされ、やがてなくなる。１回の逆転および正転における回転角度は、上述したように当接領域γにある現像剤の塊が少なくとも当接領域γを通過して当接領域γの領域外にくるような角度に設定する。また、現像ローラ４ａの逆転−正転動作において、現像剤の塊りを効率よく除去するためには、単位時間あたりの、現像剤の塊りが薄層化ブレード４ｂに擦りつけられる回数をできるだけ増やす必要がある。現像剤の塊りが当接領域γを通過し切ったところで逆転から正転、正転から逆転へと現像ローラ４ａの駆動を切り替えるようにすればよいので、現像ローラ４ａの１回の逆転および正転における回転角度は少なくとも３６０°よりも小さい角度に設定するようにする。また、現像ローラ４ａの半径をｒ、当接領域γにある現像ローラ４ａの円弧の長さをｄとすると、この円弧の角度θはθ＝ｄ／ｒで表される。現像ローラ４ａをθだけ回転すれば、現像剤の塊りが当接領域γを通過し切るようにできるので、回転角度をθになるよう設定すれば、より効率的に現像剤の塊りを剥離することができる。なお、本実施形態においては、現像ローラ４ａの逆転−正転動作は、逆転→正転→逆転→正転・・と、まず逆転から行うようにしているが、正転→逆転→正転→逆転・・と、まず正転から行うようにしてもよい。

転写ローラ４ａに強固に付着した現像剤の塊は、転写ローラ４ａと何らかの部材が当接している箇所において擦りつけれることにより、減っていく。図５に示すように、転写ローラ４ａは、当接領域γで薄層化ブレード４ｂと当接している他、現像領域αで感光体１と、供給ニップβでトナー供給ローラ４ｃと、シール領域δでシール４ｅと当接している。現像ローラ４ａの逆転−正転動作によって、現像剤の塊りがこれらの領域を通過することにより、現像ローラ４ａ上の現像剤の塊を減らしていくことができる。

次に、現像ローラ４ａの逆転−正転動作の制御について説明する。
図６は、現像ローラ４ａの逆転−正転動作の制御ブロック図である。まず、現像ローラ４ａが停止した状態で放置された時間（放置時間）を把握する必要があるため、プリンタ本体のメインＣＰＵ３０１におけるタイムカウンタ３０１ｃによって計測された現像ローラ４ａの駆動モータが停止した時刻を、現像装置４に設けた記憶部２００に記憶させる。現像ローラ４ａの駆動モータを駆動させる旨の信号が入ったときには、プリンタのメインＣＰＵ３０１における制御手段３０１ａが、記憶部２００に記憶させている時刻を読み出し、現像ローラ４ａの駆動モータを駆動させる旨の信号が入った時刻と記憶部２００から読み出した時刻との差から現像ローラ４ａが停止していた時間を計算して、放置時間を算出する。続いて、制御手段３０１ａが、現像ローラ４ａの逆転−正転動作に関するパラメータテーブルである逆転−正転テーブル３００にアクセスし、算出された放置時間が一定値以上であれば、現像ローラ４ａの逆転-正転動作の実行が必要と判断する。そして、制御手段３０１ａが、現像ローラ４ａの駆動モータに対し、必要回数だけ逆転―正転動作を実行するように指示する。なお、逆転−正転テーブル３００は、プリンタ本体が備える記憶媒体上に置くようにしても、現像装置４が備える記憶媒体上に置くようにしてもよい。また、現像装置４にＣＰＵを設けて、このＣＰＵに制御手段３０１ａやタイムカウンタ３０１ｃを備えるようにしてもよい。記憶部２００については、プリンタ本体に設けるようにしてもよい。

上述したように、現像ローラ４により感光体１上の潜像にトナーを付着させて可視像化するとき、現像ローラ４ａにはマイナス極性（トナーと同極性）のバイアスが印加される。しかし、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行するときは、感光体１の表面は帯電されていない状態なので、トナーが感光体１側に行かないよう、現像ローラ４ａにはトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加しておくようにすることが好ましい。

図７は、印刷ジョブ開始前に現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する場合において、現像ローラ４ａにバイアスを印加するタイミングの一例を示した図である。図７（ａ）には感光体１の表面電位の変遷を、図７（ｂ）は現像ローラ４ａの回転方向の変遷を、図７（ｃ）は現像ローラ４ａに印加するバイアスの変遷を、それぞれ示している。現像ローラ４ａにトナーと逆極性のバイアス（＋２５０[Ｖ]）を印加した後に、逆転−正転動作の実行を開始する。このとき、感光体１の表面は帯電されていないので電位は０[Ｖ]である。逆転−正転動作の実行が終了した後に、感光体１の表面が所望の電位（−５００[Ｖ]）になるまで帯電する。感光体１の表面が所望の電位になった後に、現像ローラ４ａにトナーと同極性のバイアス（−１５０[Ｖ]）を印加する。

現像剤が劣化する（現像剤におけるシリカ等の外添剤の含有量が少なくなる）と、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。また、感光体１の累積走行距離が多くなると、現像剤中の外添剤の含有量が少なくなるので、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。図８は、感光体１の累積走行距離が０[ｋｍ]（初期状態）、１０[ｋｍ]、２０[ｋｍ]のときに、画像における横黒スジの発生状況をそれぞれ評価した結果を示す図である。本評価におけるランク付けは、横黒スジくっきり見えるものをランク１、横黒スジうっすら見えるものをランク３、横黒スジが見えないものをランク５としている。なお、本評価において、現像装置４を停止した状態での放置日数は２日程度である。図８において、累積走行距離が１０[ｋｍ]以下のとき、画像における横黒スジの発生状況はランク３以上になった。これは、累積走行距離が１０[ｋｍ]以下では、現像剤中に外添剤がまだ十分に存在しており、スペーサー効果によって現像ローラ４ａへの現像剤の付着が起きにくくなっているからである。これに対し、累積走行距離が２０[ｋｍ]のときには、画像における横黒スジの発生状況はランク１へと悪化した。累積走行距離が２０[ｋｍ]のときに現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行すると、画像における横黒スジの発生状況はランク３以上に改善できた。よって、累積走行距離１０[ｋｍ]以上のときに、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行するようにしてもよい。感光体１の累積走行距離は、プリンタ本体のメインＣＰＵ３０１の感光体走行距離管理部３０１ｂで算出し、算出結果をプリンタ本体の記憶部３０３に記憶させるようにする（図６参照）。なお、感光体１の累積走行距離の算出結果は、現像装置４の記憶部２００に記憶させるようにしてもよい。

画像における横黒スジの発生状況のランクを改善させるために必要な逆転−正転動作を実行する回数は、上述した感光体１の累積走行距離の影響を受ける。図９は、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する回数を振ったときの、画像における横黒スジ発生の状況についての評価結果を示す図である。本評価におけるランク付けは上述したとおりである。また、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する回数は、逆転、正転を１回ずつ行ったときに、１回とする。現像装置４を停止した状態での放置日数は３日程度とし、累積走行距離が１０[ｋｍ]のものを黒丸、累積走行距離が２０[ｋｍ]のものを黒三角で示している。また、参考として、放置した日数が１日程度で感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]のものを白丸で示している。累積走行距離が１０[ｋｍ]の場合には、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する前はランク２であるが、３回実施するとランク３に、１０回実施するとランク５に改善している。一方、累積走行距離が２０[ｋｍ]の場合には、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する前はランク１であるが、６回実施するとランク３に、１５回実施するとランク５に改善している。よって、画像における横黒スジの発生状況のランクを改善させるために必要な逆転−正転動作を実行する回数は、上述した感光体１の累積走行距離に応じて決めるようにする。なお、放置した日数が１日程度で感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]の場合には、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する前の状態で、評価結果がすでにランク５なので、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する必要はないことが分かる。

上述したように、現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは現像剤の劣化状況に依存するが、現像剤の消費量が少ない場合、劣化した現像剤が多く蓄積されるので現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。図１０は、平均画像面積率を振ったときの、画像における横黒スジ発生の状況についての評価結果を示す図である。本評価におけるランク付けは上述したとおりである。なお、本評価において、現像装置４を停止した状態での放置日数は２日程度である。平均画像面積率が１０[％]以上では、画像における横黒スジの発生状況はランク５で問題はない。しかし、平均画像面積率が３[％]になると画像における横黒スジ発生の状況はランク３に悪化し、３[％]以下（０．５〜１[％]）ではさらに悪化した。平均画像面積率が３[％]以下のときに、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行すると、画像における横黒スジの発生状況はランク３以上に改善することができた。よって、平均画像率３[％]以上のときに、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行するようにしてもよい。

また、現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは、現像ローラ４ａの周辺温度に依存することが分かっている。具体的には、現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上になると特に付着しやすくなる。よって、現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上のときに、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行するようにしてもよい。現像ローラ４ａの周辺温度は、現像装置内に取り付けた温度センサ４ｇによって検知する。現像ローラ４ａの逆転−正転動作の実行タイミングをより高精度なものとするために、温度センサ４ｇは現像ローラ４ａのできるだけ近傍に設置することが好ましい。

表１は、平均画像面積率、現像ローラ４ａの周辺温度、現像ローラ４ａが停止した状態で放置された日数（放置日数）、感光体１の累積走行距離の各条件に対する、現像ローラ４ａの逆転−正転動作の最適な実行回数を一覧表にまとめたものである。

表１が示すように、平均画像面積率が１０[％]以上のときは、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する必要はない。また、現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]未満のとき、または感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]未満のとき、または放置日数が１日以下のときも現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行する必要はない。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が３日のときは、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を１０回以上実行すればよい。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が１週間のときは、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を２０回以上実行すればよい。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が３週間のときは、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を５０回以上実行すればよい。

また、１日あたりの感光体１の走行距離が長くなると、印刷ジョブが完了した後に次の印刷ジョブを実行するまでの時間（印刷ジョブ間）が短くなる。表２は、感光体１の１日あたりの走行距離に対する、印刷枚数、および印刷ジョブ間を示したものである。なお、１回の印刷ジョブで用紙１枚を印刷するようにし、印刷ジョブ間は１日で均等になるように設定している。

表２に示したように、１日あたりの感光体１の走行距離が３００[ｍ]のときは、４２９枚印刷可能で、印刷ジョブ間は５５．９秒である。１日あたりの感光体１の走行距離が７００[ｍ]のときは、１０００枚印刷可能で、印刷ジョブ間は２２．３秒である。また、１日あたりの感光体１の走行距離が１４００[ｍ]のときは、２０００枚印刷可能で、印刷ジョブ間は９．７秒である。このように、１日あたりの感光体１の走行距離が長くなるにしたがって、印刷ジョブ間は短くなる。印刷ジョブを１回実行すると現像ローラ４ａの周辺温度は上昇するが、次の印刷ジョブを開始するまでの時間が十分にあれば上昇した温度は低下する。しかし、印刷ジョブ間の時間が短くなると、現像ローラ４ａの周辺温度が低下する前に次の印刷ジョブを開始することになるので、現像ローラ４ａの周辺温度は徐々に上昇していく。

図１１は現像ローラ４ａの周辺温度と感光体１の１日あたりの走行距離との関係を示した図である。図中の太線に示す、感光体１の１日あたりの走行距離が長い場合には、現像装置４の駆動時間が長く、休止時間が短くなるので、現像ローラ４ａの周辺温度はある範囲に維持される。一方、図中の細線に示す、感光体１の１日あたりの走行距離が短い場合には、現像ローラ４ａの駆動時間が短く、休止時間が長くなるので、現像ローラ４ａの周辺温度は徐々に温度上昇していく。上述したように、現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは現像ローラ４ａの周辺温度に依存するので、感光体１の１日あたりの走行距離が長くなると、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。

図１２は、現像ローラ４ａが停止した状態で放置される前の、感光体１の１日あたりの走行距離が０[ｍ]、７００[ｍ]、１５００[ｍ]のときに、画像における横黒スジの発生状況をそれぞれ評価した結果を示す図である。本評価におけるランク付けは上述したとおりである。なお、本評価において、現像装置４を停止した状態での放置日数は２日程度である。図１１において、走行距離が７００[ｍ]以下では、画像における横黒スジの発生状況はランク３以上である。これは、走行距離が７００[ｍ]以下では、現像ローラ４ａの周辺温度が上昇しないため、現像ローラ４ａへの現像剤の付着が起きにくいからである。これに対し、走行距離が１５００[ｍ]になると、画像における横黒スジの発生状況はランク１へと悪化した。これは、現像ローラ４ａの周辺温度が上昇したためである。走行距離が１５００[ｍ]のときに現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行すると、画像における横黒スジの発生状況はランク３以上に改善することができた。よって、走行距離７００[ｍ]以上のときに、現像ローラ４ａの逆転−正転動作を実行するようにしてもよい。感光体１の１日あたりの走行距離は、プリンタ本体のメインＣＰＵ３０１の感光体走行距離管理部３０１ｂで算出し、算出結果をプリンタ本体の記憶部３０３に記憶させるようにする（図６参照）。なお、感光体１の１日あたりの走行距離の算出結果は、現像装置４の記憶部２００に記憶させるようにしてもよい。

なお、感光体の表面の汚染に起因した白スジ等の画像欠陥を抑える目的で、画像形成動作を開始する前に、現像ローラを所定時間空転するようにしたものが特許文献２に記載されている。このように現像ローラ４ａを一方向に空転させることによっても、現像ローラ上の現像剤の塊りをある程度は除去することができる。しかし、一方向に空転させるだけでは、現像剤の塊りに対し一方向からしか剥離力を及ぼすことができない。また、現像剤の塊りに対し剥離力を及ぼすためには、現像剤の塊りを現像ローラと当接している部材に接触させる必要があり、現像ローラの空転時間のうち、現像剤の塊りが当接部材と接触していない時間は現像剤の塊りの剥離に寄与していないことになる。このため、特許文献２のようにしても、現像剤の塊りを効率良く除去することはできない。現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく、効率的に現像剤の塊りを除去できる点において本実施形態の方が優れている。

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）
回転体である現像剤担持体の表面にトナーを含む現像剤を担持させ、該現像剤担持体の回転軸方向にわたって該現像剤担持体の表面に当接する現像剤規制部材との当接領域を通過させた後、前記現像剤担持体の表面と潜像担持体の表面が対向する現像領域へ搬送して、該潜像担持体上に形成された潜像を該現像剤中のトナーによって現像する現像装置において、前記現像剤担持体は正転方向と逆転方向のいずれにも回転可能な駆動機構を備え、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する制御手段を有し、前記現像剤担持体を回転駆動させることなく一定の時間以上経過した後、最初に現像動作を実行する前に、前記制御手段が、逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
制御手段３０１ａが、放置後に最初に現像動作を実行する前において、上記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように現像ローラ４ａの回転駆動を制御することで、この現像剤の塊りは現像ローラ４ａと当接する薄層化ブレード４ｂとの接触摩擦によってかき取られる。これにより、画像の横黒スジなどの画像欠陥の発生を抑えることができる。

（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、
前記逆転および正転は、前記当接領域を基準として３６０°よりも小さいある回転角度で行われる。
これによれば、上記逆転および正転において現像ローラ４ａを一方向に１回転以上させる場合に対し、現像剤の塊りが現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂなどの現像ローラ４ａと当接する部材との当接領域を単位時間当たりに通過する回数を大幅に増やすことができるので、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことがない。

（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、
前記回転角度は、前記当接領域にある前記現像担持体の円弧の長さを前記像担持体の半径で除した値である。
現像ローラ４ａ上の現像剤の塊りを薄層化ブレード４ｂとの摩擦によってかき取るためには、上記逆転および正転における回転角度を、当接領域γにおいて付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過し切る角度にすればよい。この角度θは現像ローラ４ａの半径をｒ、当接領域γにある現像ローラ４ａの円弧の長さをｄとすると、θ＝ｄ／ｒで表すことができる。これにより、現像剤の塊が当接領域γを単位時間当たりに通過する回数を大幅に増やすことができるので、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことがない。

（態様Ｄ）
態様Ａ〜Ｃにおいて、
前記制御手段が、前記現像剤担持体を回転駆動させることなく経過した時間に応じて、前記回転角度での逆転および正転が行われる回数を制御する。
現像ローラ４ａを回転駆動させることなく経過した時間が長くなればなる程、現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとの当接領域において、現像剤はより強固に現像ローラ４ａ上に付着する。このため、上記回転角度での逆転および正転が行われる回数を増やす必要がある。これにより、現像動作を開始する前における現像剤の塊りを除去するための予備動作に要する時間を最適なものとすることが可能になる。

（態様Ｅ）
態様Ｄにおいて、
前記時間を記憶するための記憶手段を備えた。
態様Ｂにおいて、現像ローラ４ａを回転駆動させることなく経過した時間を判断するためには、現像装置、もしくは画像形成装置などの現像装置を用いる装置にこの時間を記憶させるようにする必要がある。現像装置を、現像装置を用いる装置から取り外して放置し、元の装置、あるいは現像装置を用いる別の装置に取り付けた場合にも、態様Ｂで述べた効果を発揮することが可能になる。

（態様Ｆ）
態様Ａ〜Ｅにおいて、
前記現像剤担持体に、前記現像剤に含まれ帯電されたトナーと逆極性のバイアスを印加する。
上記回転角度での逆転および正転を複数回実行する際は、感光体１の表面は帯電されていない。現像ローラ４ａにはトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加しておくことで、トナーが感光体１側に行かないようにすることができる。

（態様Ｇ）
態様Ａ〜Ｆにおいて、
現像剤担持体の周辺温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段によって検知された温度が３５[℃]以上のときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは、現像ローラ４ａの周辺温度に依存する。現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上であるときに、現像剤が現像ローラ４ａに特に付着しやすくなるが、このときに、現像動作を開始する前の上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、画像の横黒スジなどの画像欠陥の発生を抑えることができる。

（態様Ｈ）
態様Ｇにおいて、
前記現像剤担持体の近傍に温度検知手段を設けた。
温度検知手段としての温度センサ４ｇを、現像ローラ４ａの近傍に設けることで、現像ローラ４ａ付近に位置する他の発熱体の影響を受けにくくなり、現像ローラ４ａの周辺温度をより正確に測定できる。

（態様Ｉ）
像担持体と、
該像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、態様Ａ〜Ｈのいずれか一の現像装置を用いる。
現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

（態様Ｊ）
態様Ｉにおいて、
前記像担持体の走行距離に関する情報を管理する管理手段を有し、前記情報に応じて、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
感光体１の累積走行距離が多くなると、現像剤中のシリカ等の外添剤の含有量が少なくなるので、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。感光体１の累積走行距離が多いに応じて、現像動作を開始する前の上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

（態様Ｋ）
態様Ｊにおいて、
走行距離の累積が１０[ｋｍ]以上になったときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上になると、現像剤中の外添剤の含有量が少なくなるので、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上のときに、現像動作を開始する前の上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

（態様Ｌ）
態様ＪまたはＫにおいて、
前記現像剤担持体を回転駆動させることなく一定の時間以上経過する前の１日あたりの走行距離が７００[ｍ]以上になったときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは、現像ローラ４ａの周辺温度に依存する。感光体１の１日あたりの走行距離が７００[ｍ]以上になると、現像ローラ４ａの周辺温度が上昇するので、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。感光体１の１日あたりの走行距離が７００[ｍ]以上のときに、現像動作を開始する前の上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

（態様Ｍ）
態様Ｉ〜Ｌにおいて、
平均画像面積率を算出する算出手段を有し、前記平均画像面積率に応じて、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
現像剤が劣化すると現像ローラ４ａに現像剤が強固に付着しやすくなるが、現像剤の劣化は平均画像面積率に依存する。平均画像面積率に応じて、現像動作を開始する前の上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

（態様Ｎ）
態様Ｍにおいて、
前記平均画像面積率が３[％]以下であるときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する。
平均画像面積率が３[％]以下のときは、現像剤の消費量が少なく劣化した現像剤が蓄積するので、このときに上記回転角度での逆転および正転を複数回実行することで、画像の横黒スジなどの画像欠陥の発生を抑えることができる。

（態様Ｏ）
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、態様Ａ〜Ｈのいずれか一の現像装置を用いた。
現像動作が行われることなく長時間放置された後において、現像動作を開始する前の予備動作に長時間費やすことなく画像欠陥の発生を抑制することが可能になる。

１ 感光体（潜像担持体）
２ 帯電ローラ
３ 光書込装置
４ 現像装置
４ａ 現像ローラ（現像担持体）
４ｂ 薄層化ブレード（現像剤規制部材）
４ｃ トナー供給ローラ
４ｄ ホッパ部
４ｅ シール
４ｆ 電源
４ｇ 温度センサ
５ クリーニング装置
１０ プロセスカートリッジ
１１ 転写ローラ
α 現像領域
β 供給ニップ
γ 当接領域
δ シール領域

特開平４−２８１４７８号公報 特許３２３４３６９号公報

Claims (15)

1. 回転体である現像剤担持体の表面にトナーを含む現像剤を担持させ、該現像剤担持体の回転軸方向にわたって該現像剤担持体の表面に当接する現像剤規制部材との当接領域を通過させた後、前記現像剤担持体の表面と潜像担持体の表面が対向する現像領域へ搬送して、該潜像担持体上に形成された潜像を該現像剤中のトナーによって現像する現像装置において、
   前記現像剤担持体は正転方向と逆転方向のいずれにも回転可能な駆動機構を備え、前記現像剤担持体の回転駆動を制御する制御手段を有し、前記現像剤担持体を回転駆動させることなく一定の時間以上経過した後、最初に現像動作を実行する前に、前記制御手段が、逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記逆転および正転は、前記当接領域を基準として３６０°よりも小さいある回転角度で行われることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記回転角度は、前記当接領域にある前記現像担持体の円弧の長さを前記像担持体の半径で除した値であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一の現像装置において、
   前記制御手段が、前記現像剤担持体を回転駆動させることなく経過した時間に応じて、前記回転角度での逆転および正転が行われる回数を制御することを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置において、
   前記時間を記憶するための記憶手段を備えたことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一の現像装置において、
   前記現像剤担持体に、前記現像剤に含まれ帯電されたトナーと逆極性のバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一の現像装置において、
   現像剤担持体の周辺温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段によって検知された温度が３５[℃]以上のときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする現像装置。
8. 請求項７に記載の現像装置において、
   前記現像剤担持体の近傍に温度検知手段を設けたことを特徴とする現像装置。
9. 像担持体と、
   該像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
   該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
   該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１乃至８のいずれか一の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、
    前記像担持体の走行距離に関する情報を管理する管理手段を有し、前記情報に応じて、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    走行距離の累積が１０[ｋｍ]以上になったときに、前記制御手段が、駆動動作が複数回行われるように制御することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０または１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像剤担持体を回転駆動させることなく一定の時間以上経過する前の１日あたりの走行距離が７００[ｍ]以上になったときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項９乃至１２のいずれか一の画像形成装置において、
    平均画像面積率を算出する算出手段を有し、
    前記平均画像面積率に応じて、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３に記載の画像形成装置において、
    前記平均画像面積率が３[％]以下であるときに、前記制御手段が、前記回転角度での逆転および正転が複数回行われるように、前記現像剤担持体の回転駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
15. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
    上記現像手段として、請求項１乃至８のいずれか一の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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