JP2016133552A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多段現像方式の現像装置を用いた場合であっても、複数の現像ローラの回転が開始されるときに、現像ローラと像担持体との対向位置に多量の現像剤が滞留してしまう不具合が生じにくい、画像形成装置を提供する。【解決手段】２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転を開始するときに、通常の現像工程時における所定の回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）よりも小さな回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）にて所定時間Ｔ１だけ２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転してから通常時の回転数Ｒ０にて２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転する「制御モード（低速駆動開始モード）」を実行可能に構成されている。【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、複数の現像ローラが感光体ドラム等の像担持体に対向するように並設された画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）の回転方向（走行方向）に沿って対向するように複数の現像ローラが並設された、多段現像方式の現像装置を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、特許文献１等において、現像装置の内部には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）が収容されている。そして、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が上流側の第１現像ローラに供給される。第１現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置（第１現像領域）で感光体ドラム上の潜像に付着する。その後、第１現像ローラに担持された現像剤は、その一部又は全部が下流側の第２現像ローラとの対向位置で第２現像ローラに供給される。そして、第２現像ローラに担持された現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置（第２現像領域）で感光体ドラム上の潜像に付着する。
このような多段現像方式の現像装置は、複数の現像ローラによって現像時間を長くかけることができるため、高速化された装置であっても良好な現像工程によって高画質の画像を形成できることが知られている。

一方、特許文献２には、１つの現像ローラを用いた１成分現像方式（キャリアを用いないでトナーのみを現像剤として用いる現像方式である。）の現像装置において、現像装置が駆動開始された直後に現像装置の内部に収容されたトナー（１成分現像剤）が固化する不具合を防止することを目的として、現像装置の駆動が開始されるときに、その駆動速度を徐々にステップ状に増速する技術が開示されている。

従来の多段現像方式の現像装置は、複数の現像ローラの回転が開始されるときに、現像ローラ（主として、下流側の現像ローラである。）と感光体ドラム（像担持体）との対向位置（現像ギャップ）に多量の現像剤が滞留してしまって、感光体ドラムや現像ローラの表面にキズがついてしまったりトナーが固着してしまったりする不具合が生じてしまうことがあった。そして、このような不具合が生じてしまうと、感光体ドラムの表面に形成するトナー像に異常画像が形成されてしまうことになる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、多段現像方式の現像装置を用いた場合であっても、複数の現像ローラの回転が開始されるときに、現像ローラと像担持体との対向位置に多量の現像剤が滞留してしまう不具合が生じにくい、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、所定方向に所定の速度Ｍで走行する像担持体と、前記像担持体の走行方向に沿って前記像担持体に対向するように並設されて、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持しながら所定方向に所定の回転数Ｒ０にて回転して前記像担持体の表面に形成される潜像を現像する複数の現像ローラと、を備え、前記複数の現像ローラの回転を開始するときに、前記所定の回転数Ｒ０よりも小さな回転数Ｒ１にて所定時間Ｔ１だけ前記複数の現像ローラを回転してから前記所定の回転数Ｒ０にて前記複数の現像ローラを回転する制御モードを実行可能に構成したものである。

本発明によれば、多段現像方式の現像装置を用いた場合であっても、複数の現像ローラの回転が開始されるときに、現像ローラと像担持体との対向位置に多量の現像剤が滞留してしまう不具合が生じにくい、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部の要部を示す概略構成図である。 現像装置を示す拡大図である。 駆動開始時における２つの現像ローラと感光体ドラムとの回転数の制御を示すタイミングチャートである。 変形例１としての、駆動開始時における２つの現像ローラと感光体ドラムとの回転数の制御を示すタイミングチャートである。 変形例２としての、駆動開始時における２つの現像ローラと感光体ドラムとの回転数の制御を示すタイミングチャートである。 変形例３としての、駆動開始時における２つの現像ローラと感光体ドラムとの回転数の制御を示すタイミングチャートである。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置における全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、４はコンタクトガラス５上に載置された原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ（タイミングローラ）、１４は各感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写バイアスローラ、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ（作像部）、２１は各色のプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに設置された像担持体としての感光体ドラム、２２は各感光体ドラム２１の表面を帯電する帯電部、２３は各感光体ドラム２１の表面に形成される静電潜像を現像する現像装置、２４は各感光体ドラム２１の表面電位を除電する除電部、２５は各感光体ドラム２１の表面に残留する未転写トナーを回収するクリーニング部、３０は記録媒体Ｐ上に２次転写されたトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。
また、図１では図示は省略するが、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの上方には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）に対応した現像剤（トナーとキャリアとを含む２成分現像剤である。）を現像装置２３に供給するための現像剤供給手段（現像剤容器２８と現像剤補給装置８０とで構成されている。）がそれぞれ設置されている（図２を参照できる）。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫでおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。
まず、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒色）のカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１及び図２の反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、図１の紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向、長手方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム２１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１の表面は、それぞれ、現像装置２３との対向位置に達する。そして、各現像装置２３から感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、１次転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、１次転写工程後の感光体ドラム２１の表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残留する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１の表面は、除電部２４を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、各感光体ドラム２１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、不図示の中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、不図示の搬送ベルトによって定着装置３０に導かれる。定着装置３０では、定着ローラ（熱源としてのヒータが内設されている。）と加圧ローラとのニップにて、記録媒体Ｐ上のトナー像（カラー画像）が加熱・溶融されて記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、画像形成装置１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、画像形成装置における、プロセスカートリッジ２０（作像部）、現像剤容器２８、現像剤補給装置８０、について説明する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各現像剤容器２８や各現像剤補給装置８０もほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ、現像剤容器、現像剤補給装置は、符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。
図２は、画像形成装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０、現像剤容器２８、現像剤補給装置８０、を示す概略構成図である。図３は、プロセスカートリッジ２０に設置された現像装置２３を示す拡大図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式である。）が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構（ドラム駆動モータ）によって所定方向（図２の反時計方向である。）に回転（走行）される。

帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。なお、本実施の形態では、帯電部２２として帯電ローラを用いたが、帯電部２２としてコロナ放電方式のワイヤ帯電器を用いることもできる。
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に圧接するクリーニングブレードが設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。クリーニング部２５の内部に回収された未転写トナーは、搬送コイルによってクリーニング部２５の外部に搬送されて、排出経路を経て回収容器（不図示である。）の内部に廃トナーとして回収される。

現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２がそれぞれ感光体ドラム２１に対してギャップ（以下、適宜に「現像ギャップ」と呼ぶ。）をあけて対向するように配置されていて、双方の現像ギャップには感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域がそれぞれ形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとを含む現像剤Ｇ（２成分現像剤であって、添加剤等も含まれる。）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。
詳しくは、上流側の第１現像ローラ２３ａ１に担持された現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量に規制された後に、その現像剤Ｇ中のトナーＴが感光体ドラム２１との対向位置（第１現像領域）で感光体ドラム２１上の潜像に付着する。その後、第１現像ローラ２３ａ１に担持された現像剤Ｇは、その一部又は全部が下流側の第２現像ローラ２３ａ２との対向位置で第２現像ローラ２３ａ２に供給される（受け渡される）。そして、第２現像ローラ２３ａ２に担持された現像剤Ｇ中のトナーＴが感光体ドラム２１との対向位置（第２現像領域）で感光体ドラム２１上の潜像に付着する。このように、感光体ドラム２１上の潜像は、第１現像領域と第２現像領域とでそれぞれトナーが付着されて、高画質のトナー像が形成されることになる。

ここで、本実施の形態における現像装置２３は、プレミックス現像方式のものであって、現像剤補給装置８０を介して現像剤容器２８から現像装置２３の内部に適宜に新品の現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）が供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇ（主としてキャリアＣである。）が現像装置２３の外部に排出されて、排出経路７０を経て回収容器（不図示であって、上述した廃トナーも回収される。）の内部に廃現像剤として回収される。
図２を参照して、現像剤容器２８は、その内部に現像装置２３内に補給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、現像剤容器２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを補給するように機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを補給するように機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ（不図示である。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、現像剤補給装置８０の搬送スクリュ８２を回転駆動して、貯留部８１に貯留された現像剤Ｇを落下経路部８５に向けて搬送して、落下経路部８５から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを自重落下させて補給する。

以下、現像装置２３の構成・動作についてさらに詳しく説明する。
図３を参照して、現像装置２３は、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（現像剤担持体）、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（搬送部材）、ドクターブレード２３ｃ（現像剤規制部材）、等で構成されている。また、現像装置２３内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送経路）が形成されている。

２つの現像ローラ（第１現像ローラ２３ａ１と第２現像ローラ２３ａ２とである。）は、感光体ドラム２１の回転方向（走行方向）に沿って対向するように並設されている。２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、それぞれ、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構（現像駆動モータ）によって図２の時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
本実施の形態において、第１現像ローラ２３ａ１と第２現像ローラ２３ａ２とは、同じ外径で形成されていて、内設されたマグネットの磁極の構成を除いてほぼ同等に構成されていて、同じ方向（図２、図３の時計方向である。）に同じ回転数Ｒ０で回転する。
また、本実施の形態において、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブの表面は、公知の電磁ブラスト加工又はサンドブラスト加工が施されている。

現像剤規制部材としてのドクターブレード２３ｃは、感光体ドラム２１の走行方向上流側の第１現像ローラ２３ａ１に対向して、第１現像ローラ２３ａ１に担持された２成分現像剤Ｇの量を適量に規制する。

３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、軸部上に螺旋状にスクリュ部が形成されたものであって、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図３の紙面垂直方向であって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転軸方向に一致する方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
詳しくは、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。そして、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は第１中継部を介して連通している。また、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側と、は第２中継部を介して連通している。また、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は落下経路を介して連通している。このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。

また、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、２つ現像ローラ２３ａ１、２３ａ２とともに、不図示のギア列によって１つの駆動系が形成されていて、不図示の回転駆動機構（現像駆動モータ）によって回転駆動されるように構成されている。すなわち、制御部によって現像駆動モータが駆動制御されることによって、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３が、２つ現像ローラ２３ａ１、２３ａ２とともに回転駆動されることになる。
なお、本実施の形態において、現像駆動モータは、回転数可変型のモータであって、制御部による制御によって２つ現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（及び、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）の回転数を可変できるように構成されている。
また、このように現像装置２３を駆動する現像駆動モータは、感光体ドラム２１を回転駆動する回転駆動機構（ドラム駆動モータ）とは別に設けられている。これにより、後述するように、２つ現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と、感光体ドラム２１と、を別々のタイミングで回転駆動することが可能になる。

ここで、第３現像剤搬送部Ｂ３の壁部には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（排出経路７０）に排出するための排出口２３ｄ（図２を参照できる。）が設けられている。詳しくは、排出口２３ｄは、現像剤補給装置８０によって現像装置２３内に現像剤Ｇが補給されて装置内の現像剤量が増加して現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを排出経路７０に向けて排出するためのものである。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアＣが自動的に現像装置２３の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。

このように、本実施の形態では、プレミックス現像方式の現像装置２３を用いているため、現像装置２３におけるキャリアＣの劣化のスピードが見かけ上遅くなって、現像剤Ｇの交換サイクルを長期化することができる。

なお、図２を参照して、本実施の形態における現像剤容器２８は、略箱状の容器であって、排出口を開閉するシャッタ部材や、搬送スクリュ２８５や、撹拌部材２８６、等が設けられている。
現像剤容器２８は、ユーザーの手動操作によって、略水平方向を着脱方向として現像剤補給装置８０（画像形成装置１）に対して着脱される。現像剤容器２８の底部には、現像剤容器２８の内部に収容された現像剤Ｇを現像剤補給装置８０の貯留部８１に向けて排出するための、排出口が下方に向けて開口するように形成されている。また、現像剤容器２８には、現像剤補給装置８０に対する着脱方向と同じ方向に移動して排出口を開閉するシャッタ部材が設けられている。

以下、本実施の形態における画像形成装置において、特徴的な制御について説明する。
先に説明したように、像担持体としての感光体ドラム２１は、所定方向（図２、図３の反時計方向である。）に所定の速度Ｍ（線速度）で走行する。具体的には、ドラム駆動モータによって、感光体ドラム２１が所定の回転数Ｘで回転駆動される。
また、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、感光体ドラム２１回転方向（走行方向）に沿って感光体ドラム２１に対向するように並設されている。２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）を担持しながら所定方向（図２、図３の時計方向である。）に所定の回転数Ｒ０にて回転して、感光体ドラム２１の表面に形成される潜像を現像する。詳しくは、ドラム駆動モータとは別に設けられた現像駆動モータによって、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が通常の現像工程時に回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）で回転駆動される。ここで、現像駆動モータは、回転数可変型のモータであって、後述する「制御モード（低速駆動開始モード）」が実行されるときに、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転数を可変できるように構成されている。
なお、本実施の形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外径が３０ｍｍ程度に設定されている。また、通常の画像形成時における、感光体ドラム２１の表面の速度Ｍ（線速度）が３００〜７００ｍｍ／秒程度に設定されている。また、通常の画像形成時（現像工程時）において、現像領域（現像ギャップ）における感光体ドラム２１に対する現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の線速比（Ｎ０／Ｍ）が、１．２〜１．８程度になるように設定されている。

ここで、図４を参照して、本実施の形態における画像形成装置１は、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転を開始するときに、通常の現像工程時における所定の回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）よりも小さな回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）にて所定時間Ｔ１だけ２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転してから通常時の回転数Ｒ０にて２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転する「制御モード（低速駆動開始モード）」を実行可能に構成されている。
具体的に、図４に示すように、本実施の形態において、現像装置２３（画像形成装置１）の駆動開始時において、「制御モード（低速駆動開始モード）」がおこなわれるときには、まず、所定時間Ｔ１だけ現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）で回転するように現像駆動モータが低速駆動されてから、その後に現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）で増速して回転するように現像駆動モータが通常時の状態で駆動される。
なお、本実施の形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の低速時の線速度Ｎ１が６００ｍｍ／秒に、その低速時の所定時間Ｔ１が５００〜７００ｍ秒（ｍｓｅｃ）程度に、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の通常時の線速度Ｎ０が８００ｍｍ／秒程度に、設定されている。また、感光体ドラム２１の線速度Ｍは、６００ｍｍ／秒程度（現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の低速時の線速度Ｎ１と同程度である。）に設定されている。

このように、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転駆動が開始されるときに、いきなり通常時の回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）で回転駆動するのではなくて、所定時間Ｔ１だけ低速の回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）で回転駆動してから通常時の回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）に増速して回転駆動するように制御することで、回転駆動開始時に現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（主として、第２現像ローラ２３ａ２である。）と感光体ドラム２１との対向位置（特に、下流側の第２現像ギャップである。）に多量の現像剤Ｇが滞留してしまう不具合が軽減されることになる。

すなわち、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転駆動が開始されるときに、いきなり比較的高速の回転数Ｒ０で回転駆動してしまうと、現像ギャップ（特に、第２現像ギャップ）で現像剤Ｇが軽く塞き止められた状態になっているところに、上流側から現像剤Ｇが一気に流入されて、現像ギャップに大量の現像剤Ｇが押し込められるような現象が生じてしまうことがある。そして、そのような現象が生じてしまうと、現像ギャップに押し込められた現像剤Ｇによって、感光体ドラム２１や現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の表面にキズがついてしまったりトナーが固着してしまったりする不具合が生じてしまって、感光体ドラム２１の表面に形成するトナー像に異常画像が形成されてしまうことになる。
これに対して、本実施の形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転駆動開始直後に、所定時間Ｔ１だけ低速の回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）で回転駆動しているため、現像ギャップで現像剤Ｇが軽く塞き止められた状態になっていても、上流側から現像剤Ｇが一気に流入されることがないため、上述したような不具合の発生を確実に軽減することができる。

ここで、本実施の形態において、上述した「制御モード（低速駆動開始モード）」は、画像形成装置１の主電源がオフ状態からオン状態に移行したとき、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を具備した現像装置２３の稼働が所定時間Ａ以上停止されていたとき、現像装置２３が画像形成装置１に装着されたとき、のうち少なくとも１つのタイミングで実行されることが好ましい。具体的に、本実施の形態では、駆動開始時にいつでも低速駆動開始モードが実行されるのではなくて、上述した３つのタイミング（条件）で低速駆動開始モードが実行されるように制御している。これは、上述した３つの条件のときに、回転駆動開始時に現像ギャップ（主として、第２現像ギャップである。）に多量の現像剤Ｇが滞留してしまう不具合が生じやすいためである。

詳しくは、第１に、画像形成装置１の主電源が投入された直後の駆動開始時に、低速駆動開始モードが実行される。また、第２に、現像装置２３（画像形成装置１）の稼働が所定時間Ａ（本実施の形態では、５時間である。）以上停止されていた直後の駆動開始時に、低速駆動開始モードが実行される。これは、それらのような場合に、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が長時間停止した状態になり、第２現像ギャップでトナーＴ（現像剤Ｇ）が固化して軽く塞き止められた状態になってしまったところに、第１現像ローラ２３ａ１から第２現像ローラ２３ａ２に受け渡された現像剤Ｇが一気に流入されて、第２現像ギャップから現像剤Ｇが移動せずに大量の現像剤Ｇが滞留してしまう状態になりやすいためである。なお、第１現像ギャップでは、第２現像ギャップに比べると、上流側から流入される現像剤量が少ないため、そのような不具合が生じにくくなる。
また、第３に、現像装置２３のメンテナンス等をおこなうために現像装置２３の脱着操作がおこなわれた直後の駆動開始時に、低速駆動開始モードが実行される。これは、そのような場合に、現像装置２３の装着によって現像装置２３側の従動ギアと本体側の駆動ギアとが噛み合って、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が僅かに逆方向に回転してしまうことがあるためである。そのようなとき、現像ギャップに逆流した現像剤Ｇが滞留してしまう。そのような状態で、第１現像ローラ２３ａ１から第２現像ローラ２３ａ２に受け渡された現像剤Ｇが第２現像ギャップに一気に流入されて、大量の現像剤Ｇが滞留してしまう状態になりやすいためである。なお、第１現像ギャップでは、第２現像ギャップに比べると、上流側から流入される現像剤量が少ないため、そのような不具合が生じにくくなる。
なお、本願発明者が、現像装置２３（画像形成装置１）の駆動停止時間（所定時間Ａ）を可変したときの、所定時間Ａと、先に説明したメカニズムによって感光体ドラム２１の表面に生じるキズと、の関係を確認する実験をおこなったところ、所定時間Ａが５時間以上になったときに感光体ドラム２１の表面にキズが生じやすくなることを確認した。

このように、駆動開始時にいつでも低速駆動開始モードを実行するのではなくて、予め定められた条件（現像剤の滞留が生じやすい条件）のときにのみ低速駆動開始モードを実行するように制御することで、駆動開始時にファーストプリント時間が無駄に長くなる不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態では、上述した３つの条件以外の場合には、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転駆動が開始されるときに、低速駆動開始モードを実行しないで、駆動開始直後から通常時の回転数Ｒ０で２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転駆動している。

ここで、本実施の形態において、低速駆動開始モード（制御モード）において、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が低速で回転駆動される所定時間Ｔ１は、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２がそれぞれ１回転以上する時間であることが好ましい。このように現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を低速回転で少なくとも１回転させることで、第２現像ギャップで現像剤Ｇが固化して軽く塞き止められた状態になっていても、その現像剤Ｇが第２現像ギャップからすり抜けて、その位置での滞留が充分に解消されることになるため、その後に通常の回転数Ｒ０で現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転駆動しても感光体ドラム２１をキズつけたりトナー固着が生じたりするような不具合が発生しにくくなる。
なお、上述した所定時間Ｔ１は、長いほど上述したような不具合は生じにくくなるが、現像装置２３の停止時間が３０時間程度であった場合でも、所定時間Ｔ１を５秒以上に設定すれば、上述したような不具合がほとんど生じなくなることを、本願発明者は実験により知得した。

また、本実施の形態では、図４に示すように、感光体ドラム２１は、「制御モード（低速駆動開始モード）」が実行される前に、速度Ｍで走行が開始されるように、ドラム駆動モータが制御されている。すなわち、低速駆動開始モード時に、現像装置２３の駆動開始よりも僅かに早く（本実施の形態では、１〜３秒程早く）、感光体ドラム２１の駆動開始がおこなわれている。
このように制御することで、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が回転を開始するときには感光体ドラム２１がすでに回転していることになるため、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が回転を開始するときに感光体ドラム２１が回転停止しているときに比べて、現像ギャップに現像剤Ｇが滞留しにくくなる。

なお、本実施の形態において、図５に示すように、「制御モード（低速駆動開始モード）」が実行される前に、感光体ドラム２１を所定時間Ｂだけ速度Ｍ（回転数Ｘ）で走行させた後にその走行を停止するとともに、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を所定時間Ｂの範囲内で所定時間Ｂよりも短い時間Ｔ０（５〜３０秒程度である。）だけ回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）にて回転させるように制御することもできる。
そのような場合には、現像ギャップで現像剤Ｇが固化して軽く塞き止められた状態になっていても、低速駆動開始モードが開始される直前に、その現像剤Ｇが現像ギャップからすり抜けて、その位置での滞留解消が促進されることになるため、上述した本発明の効果がさらに確実に発揮されることになる。

また、本実施の形態において、図６に示すように、「制御モード（低速駆動開始モード）」は、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転数が回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）から回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）に変化する間に、回転数Ｒ１よりも大きく回転数Ｒ０よりも小さな回転数Ｒ２〜Ｒ４で段階的に回転数が変化するように２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転する制御モードとすることもできる。
このような制御は、もともとの通常時の回転数Ｒ０が高く設定されている場合などに特に有効であって、駆動開始直後の低速駆動時の回転数Ｒ１を大きく設定することなく、駆動開始直後の低速駆動時の回転数Ｒ１を比較的小さく設定して、徐々に段階的に増速して通常時の回転数Ｒ０にて回転駆動することになるため、現像ギャップに流入される現像剤量もそれに合わせて段階的に増量して流入されて、現像ギャップにおける現像剤Ｇの滞留を軽減することができる。

なお、図６に示すような制御をおこなう場合に、その「制御モード（低速駆動開始モード）」は、段階的に増加されるそれぞれの回転数が、増加される前の回転数との差異が徐々に小さくなるように制御されることが好ましい。具体的に、図６に示すように、Ｒ１＞Ｒ２−Ｒ１＞Ｒ３−Ｒ２＞Ｒ４−Ｒ３＞Ｒ０−Ｒ４、なる関係が成立するように、それぞれの回転数Ｒ０〜Ｒ４が設定されている。これにより、上述した効果がさらに確実に発揮されることになる。

なお、本願発明者が、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の低速時の線速度Ｎ１〜Ｎ４（回転数Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応する線速度である。）を段階的に可変したときの、増速後の線速度Ｎ_X+1と増速前の線速度Ｎ_Xとの差異（Ｎ_X+1−Ｎ_X）と、先に説明したメカニズムによって感光体ドラム２１の表面に生じるキズと、の関係を確認する実験をおこなったところ、感光体ドラム２１の表面にキズが生じにくい、増速後の線速度Ｎ_X+1（ｍｍ／秒）と増速前の線速度Ｎ_X（ｍｍ／秒）との関係は、以下のようになることを知得した。
（１）低速時の線速度Ｎ_X≦６００のとき、Ｎ_X+1−Ｎ_X≦２５０
（２）低速時の線速度６００＜Ｎ_X≦８００のとき、Ｎ_X+1−Ｎ_X≦１２５
（３）低速時の線速度Ｎ_X＞８００のとき、Ｎ_X+1−Ｎ_X≦７５

また、図６に示すような制御をおこなう場合に、その「制御モード（低速駆動開始モード）」は、段階的に変化されるそれぞれの回転数Ｒ１〜Ｒ４にて回転される２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のそれぞれの回転時間Ｔ１、Ｔ２が、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２がそれぞれ１回転以上する時間となるように制御されるものであることが好ましい。特に、その「制御モード」は、第１段階の回転数Ｒ１にて回転される２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転時間である所定時間Ｔ１が、段階的に変化されるその他の回転数Ｒ２〜Ｒ４にて回転される２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のそれぞれの回転時間Ｔ２よりも長くなるように制御されることが好ましい。具体的に、図６の例では、所定時間Ｔ１が５〜３０秒程度に設定されていて、所定時間Ｔ２が５００〜７００ｍ秒程度に設定されている。
このように制御するのは、駆動開始直後の第１段階の回転数Ｒ１による低速回転駆動が現像ギャップへの現像剤の滞留を防止する効果が最も高いためであり、回転数Ｒ１による回転時間Ｔ１を最も長くとることで、本発明の効果がさらに確実に発揮されることになる。

なお、図６に示すような制御をおこなう場合においても、図７に示すように、「制御モード（低速駆動開始モード）」が実行される前に、感光体ドラム２１を所定時間Ｂだけ速度Ｍ（回転数Ｘ）で走行させた後にその走行を停止するとともに、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を所定時間Ｂの範囲内で所定時間Ｂよりも短い時間Ｔ０（５〜３０秒程度である。）だけ回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）にて回転させるように制御することができる。
そのような場合にも、現像ギャップで現像剤Ｇが固化して軽く塞き止められた状態になっていても、低速駆動開始モードが開始される直前に、その現像剤Ｇが現像ギャップからすり抜けて、その位置での滞留解消が促進されることになるため、上述した本発明の効果がさらに確実に発揮されることになる。

以上説明したように、本実施の形態では、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転を開始するときに、通常の現像工程時における所定の回転数Ｒ０（線速度Ｎ０）よりも小さな回転数Ｒ１（線速度Ｎ１）にて所定時間Ｔ１だけ２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転してから通常時の回転数Ｒ０にて２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２を回転する「制御モード（低速駆動開始モード）」を実行可能に構成されている。
これにより、多段現像方式の現像装置２３を用いた場合であっても、複数の現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の回転が開始されるときに、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１（像担持体）との対向位置（現像ギャップ）に多量の現像剤Ｇが滞留してしまう不具合を生じにくくすることができる。

なお、本実施の形態では、現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容された現像剤容器２８から現像剤Ｇが供給されるプレミックス・２成分現像方式の現像装置２３を備えた画像形成装置１に対して、本発明を適用した。これに対して、トナーＴのみが収容されたトナー容器からトナーＴが供給される一般的な２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（現像剤担持体）が設置された現像装置２３に対して、本発明を適用した。これに対して、３つ以上の現像ローラが設置された現像装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、それらのような場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、現像装置２３が感光体ドラム２１（像担持体）と帯電部２２とクリーニング部２５とともに、プロセスカートリッジ２０として一体化されているものに対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、これらの構成部材２１〜２３、２５の全部又は一部が、それぞれ単体で画像形成装置本体１に対して着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。そして、そのような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部（帯電装置）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部（クリーニング装置）とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、
２３ 現像装置（現像部）、
２３ａ１ 第１現像ローラ（現像ローラ、現像剤担持体）、
２３ａ２ 第２現像ローラ（現像ローラ、現像剤担持体）、
２３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

特開２０１２−４２７９９号公報 特許第４８８７１８７号公報

Claims (10)

1. 所定方向に所定の速度Ｍで走行する像担持体と、
   前記像担持体の走行方向に沿って前記像担持体に対向するように並設されて、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持しながら所定方向に所定の回転数Ｒ０にて回転して前記像担持体の表面に形成される潜像を現像する複数の現像ローラと、
   を備え、
   前記複数の現像ローラの回転を開始するときに、前記所定の回転数Ｒ０よりも小さな回転数Ｒ１にて所定時間Ｔ１だけ前記複数の現像ローラを回転してから前記所定の回転数Ｒ０にて前記複数の現像ローラを回転する制御モードを実行可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御モードは、当該画像形成装置の主電源がオフ状態からオン状態に移行したとき、前記複数の現像ローラを具備した現像装置の稼働が所定時間Ａ以上停止されていたとき、前記現像装置が当該画像形成装置に装着されたとき、のうち少なくとも１つのタイミングで実行されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定時間Ｔ１は、前記複数の現像ローラがそれぞれ１回転以上する時間であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体は、前記制御モードが実行される前に、前記速度Ｍで走行が開始されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御モードは、前記複数の現像ローラの回転数が前記回転数Ｒ１から前記回転数Ｒ０に変化する間に、前記回転数Ｒ１よりも大きく前記回転数Ｒ０よりも小さな回転数で段階的に回転数が変化するように前記複数の現像ローラを回転する制御モードであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御モードは、前記段階的に増加されるそれぞれの回転数が、増加される前の回転数との差異が徐々に小さくなるように制御されるものであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御モードは、前記段階的に変化されるそれぞれの回転数にて回転される前記複数の現像ローラのそれぞれの回転時間が、前記複数の現像ローラがそれぞれ１回転以上する時間となるように制御されるものであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御モードは、前記回転数Ｒ１にて回転される前記複数の現像ローラの回転時間である前記所定時間Ｔ１が、段階的に変化されるその他の回転数にて回転される前記複数の現像ローラのそれぞれの回転時間よりも長くなるように制御されるものであることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記制御モードが実行される前に、前記像担持体を所定時間Ｂだけ前記速度Ｍで走行させた後にその走行を停止するとともに、前記複数の現像ローラを前記所定時間Ｂの範囲内で前記所定時間Ｂよりも短い時間だけ前記回転数Ｒ１にて回転させることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記複数の現像ローラは、同じ方向に同じ回転数で回転する同じ外径の２つの現像ローラであり、
    前記走行方向の上流側の現像ローラに対向して、当該上流側の現像ローラに担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像装置。

Images