JP2016161660A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーナレスシステムが適用され、かつ、規制部材にバイアス印加する構成において、記録材の粉が規制部材と現像剤担持体の間に挟まってトナー層が乱される現象が抑制される画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１と、現像スリーブ３１と、規制ブレード３３と、現像動作のときに、現像スリーブ３１の表面のトナーｔと同極性で規制ブレード３３にバイアスを印加する規制電源５２と、を備え、感光体ドラム１のトナー像が記録材に転写された後に、感光体ドラム１の表面に残留したトナーｔを現像スリーブ３１によって回収し、現像動作以外のときで現像スリーブ３１が駆動するタイミングのときに、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差を現像動作のときの電位差よりも低い電位差に設定、又は、現像スリーブ３１に対してトナーｔと逆極性の電圧を規制ブレード３３に印加する画像形成装置１００を構成した。【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置には、クリーナレスシステム（トナーリサイクルシステム）が適用されるものがある。この構成では、転写ローラが感光体ドラムのトナー像を記録材に転写した後に、専用のクリーニング装置が感光体ドラムの表面の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置が排除できる。代わりに、現像装置が現像同時クリーニングで感光体ドラムの表面の転写残トナーをクリーニングして現像装置に回収して再利用する。

現像同時クリーニングとは、感光体ドラムの表面の転写残トナーを次の工程以降の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体ドラムの表面電位との電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。また、クリーニング装置をなくし、スペース面の利点も大きく、装置本体を大幅に小型化できる。

ただし、こうした構成の場合に、トナーをリサイクルするために、記録材の粉等が現像装置に混入して、画像不良を生じる可能性があった。すなわち、粉等が現像スリーブと規制ブレードとの間に挟まって、均一なトナー層が乱されることがスジ状の画像不良が生じる可能性があった。

また、特許文献１には、クリーナレスシステムが適用された現像装置として、一成分磁性接触現像方式が開示される。この方式の現像装置では、磁界発生手段を内包する現像スリーブ（現像剤担持体）の表面に、磁性現像剤（磁性トナー）を担持させて、感光体ドラム１の表面に接触させて現像する。こうした現像装置によれば、磁性トナーが磁力を有しない記録材の粉よりも優先的に供給されることになる。そのために、非磁性接触現像方法を用いた従来のクリーナレスシステムよりも記録材の粉による画像弊害が起こり難い。

さらに、規制部材にバイアス（規制ブレードバイアス）が印加されてトナーが電荷付与される方法が知られる。規制部材が、導電部材と、導電部材に直流バイアスを印加する電圧印加手段と、を有しており、導電部材には、現像スリーブの表面のトナーと同極性で電位差が生じるように規制ブレードバイアスが印加される。

これにより、感光体ドラムと転写ローラや帯電ローラとの間で、摺擦されてダメージを受けて摩擦帯電性が低下した転写残トナーが混じるトナーでも、トナーへの電荷付与が促進され、規制部材を通過した後の現像スリーブ表面のトナーの帯電性が向上する。そして、耐久によるトナー劣化を原因とするカブリの悪化が抑制される。

特許第４７８５４０７号公報

しかしながら、記録材に対する印刷枚数が増加すると、現像容器の内部に蓄積される記録材の粉の量が増加し続け、現像容器の内部のトナーに対する粉の量が極端に多い状態になり得る。この状態で、高印字印刷すると、トナーと共に記録材の粉が現像スリーブに供給される。この場合に、規制ブレードバイアスを印加しても、記録材の粉がトナーと逆極性の帯電特性を有するときに、規制ブレードバイアスによって、規制部材と現像スリーブのニップ部分に挟まって、トナー層が乱される。

本発明は、クリーナレスシステムが適用され、かつ、規制部材にバイアス印加する構成において、記録材の粉が規制部材と現像剤担持体の間に挟まってトナー層が乱される現象が抑制される画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制する導電性の規制部材と、少なくとも現像動作のときに、前記現像剤担持体の表面の現像剤と同極性で前記規制部材にバイアスを印加する規制印加手段と、を備え、前記像担持体の現像剤像が転写された後に、前記像担持体の表面に残留した現像剤を前記現像剤担持体によって回収し、現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差を現像動作のときの電位差よりも低減、又は、前記現像剤担持体の表面の現像剤と逆極性の電圧を前記規制部材に印加することを特徴とする。

本発明の他の画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制する導電性の規制部材と、少なくとも現像動作のときに、前記現像剤担持体にバイアスを印加する現像印加手段と、現像動作のときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差を設けるツェナーダイオードと、を備え、前記像担持体の現像剤像が転写された後に、前記像担持体の表面に残留した現像剤を前記現像剤担持体によって回収し、現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記ツェナーダイオードにより前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差をゼロにすることを特徴とする。

本発明によれば、クリーナレスシステムが適用され、かつ、規制部材にバイアス印加する構成において、記録材の粉が規制部材と現像剤担持体の間に挟まってトナー層が乱される現象が抑制される。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、現像装置の断面図である。（ｂ）は、規制ブレードや現像スリーブの接続状況を示すブロック図である。 規制ブレードが現像スリーブの表面のトナーの層厚を規制する位置にて、記録材の粉が挟まる現象を示す断面図である 前回転、現像動作、後回転のときの現像スリーブの駆動、現像バイアス、規制ブレードのバイアスのタイミングチャートである。 実施例２に係る規制ブレードと現像スリーブとの電位差の形成方法を示す図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。本実施例においては、画像形成装置１００として、転写式電子写真プロセスを利用するモノクロレーザプリンタについて説明する。画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。

装置本体１００Ａの内部には、像担持体としての感光体ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのスキャナユニット４、現像装置３、転写部材としての転写ローラ５、定着装置６を備えている。また、本実施例に係る画像形成装置は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３等をカートリッジ化したプロセスカートリッジを着脱可能に備える構成である。

本実施例の感光体ドラム１は、外径２４ｍｍの負極性のＯＰＣ感光体である。この感光体ドラム１は、矢印Ｒ１方向に周速度（プロセススピード、印字速度）１６７ｍｍ／ｓｅｃで回転可能に設けられる。

帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を帯電する。帯電ローラ２は、導電性の弾性ローラであり、芯金２ａと、芯金２ａを覆う導電性弾性層２ｂとを有する。帯電ローラ２は、感光体ドラム１に所定の押圧力で圧接している。感光体ドラム１の表面のうち帯電ローラ２に圧接される部分を帯電部ｃとする。

また、画像形成装置１００は、帯電ローラ２に帯電バイアスを印加する帯電電源を有している。帯電電源は、帯電ローラ２の芯金２ａに直流電圧を印加する。この直流電圧は、感光体ドラム１の表面電位と帯電ローラ２の電位の電位差が、放電開始電圧以上となるような値に設定されており、具体的には帯電バイアスとして−１３００Ｖの直流電圧が帯電電源より印加されている。このとき、感光体ドラム１の表面電位（暗部電位）は−７００Ｖに一様に帯電されている。

スキャナユニット４は、レーザダイオード、ポリゴンミラー等を有している。このスキャナユニット４は、目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ光Ｌを出力し、レーザ光Ｌで帯電された感光体ドラム１の表面を走査露光する。レーザ光Ｌによって感光体ドラム１の表面を全面露光した場合、感光体ドラム１の表面電位が−１５０Ｖとなるように、スキャナユニット４のレーザパワーは調整されている。

現像装置３は、第１枠体３Ａによって構成される現像室３０１と、第２枠体３Ｂによって構成される収容室３００と、を有している。現像室３０１には、現像剤担持体としての現像スリーブ３１と、規制部材としての規制ブレード３３と、が設けられている。収容室３００には磁性現像剤としての磁性トナーｔが収容されている。なお、現像装置３の構成の詳細については後述する。

磁性トナーｔは、現像スリーブ３１に内包された磁界発生手段であるマグネットローラ３２の磁力によって現像スリーブ３１の表面に引きつけられる。磁性トナーｔは一定の摩擦帯電を帯びている。そして、磁性トナーｔは、現像バイアス印加電源により現像スリーブ３１と感光体ドラム１との間に印加された現像バイアスにより現像部ａにおいて感光体ドラム１上の静電像を顕像化する。本実施例において、現像バイアスは−３５０Ｖに設定している。なお、現像部ａとは、感光体ドラム１の表面のうち現像スリーブ３１に対向する領域であって、現像スリーブ３１によって磁性現像剤が供給される領域である。

接触転写手投として中抵抗の転写ローラ５があり、感光体ドラム１に所定に圧接させて設けられている。感光体ドラム１の表面のうち転写ローラ５に圧接される部分を転写部ｂとする。本実施例の転写ローラ５は、芯金５ａと、芯金５ａを覆う中抵抗発泡層５ｂとで構成されており、ローラ抵抗値で５×１０^８Ωのものを用いた。そして、＋２．０ｋＶの電圧を芯金５ａに印加し、感光体ドラム１上に形成された現像剤像としてのトナー像の記録材Ｐ（例として、紙）への転写を行なった。

定着装置６は、転写部ｂを通過してトナー像が転写された記録材Ｐを加熱及び加圧することにより、トナー像を記録材Ｐに定着させる。その後、トナー像が定着された記録材Ｐは装置本体１００Ａの外部へ排出される。

＜画像形成プロセス＞
次に、図１を参照して、画像形成プロセスの概要について説明する。まず、プリント信号が装置本体１００Ａのコントローラ５０に入力されると、画像形成装置１００は画像形成動作を開始する。そして、所定のタイミングで各駆動部が動き出し電圧が印加される。回転駆動された感光体ドラム１は、帯電ローラ２によって一様に帯電される。一様に帯電された感光体ドラム１は、スキャナユニット４からのレーザ光Ｌにより露光され、その表面に静電像が形成される。その後、この静電像は、現像スリーブ３１によってトナー（現像剤）が供給されて、トナー像（現像剤像）として可視化される。

一方、記録材Ｐは、カセット７０からにより分離されて給送され、感光体ドラム１へのトナー像の形成タイミングとの同期をとり、転写部ｂへと、記録材Ｐを送り出す。こうして、可視化された感光体ドラム１上のトナー像は、転写ローラ５の作用によって記録材Ｐに転写される。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置６に搬送される。ここで、記録材Ｐ上の未定着のトナー像は、熱、圧力よって記録材Ｐに永久定着される。その後、記録材Ｐは排出ローラ７などにより装置本体１００Ａの外部に排紙される。

＜クリーナレスシステム＞
次に、本実施例における、クリーナレスシステムについて詳細に説明する。本実施例では、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーを感光体ドラム１上から除去するクリーニング部材を設けない、いわゆるクリーナレスシステムを採用している。

転写工程後に感光体ドラム１上に残った転写残トナーは、帯電部ｃの前の空隙部における放電によって感光体ドラム１と同様に負極性に帯電される。このとき、感光体ドラム１の表面は、−７００Ｖに帯電される。負極性に帯電した転写残トナーは、帯電部ｃにおいて電位差の関係（感光体ドラム１の表面電位＝−７００Ｖ、帯電ローラ電位＝−１３００Ｖ）で帯電ローラ２には付着せず通過することになる。

帯電部ｃを通過した転写残トナーは、感光体ドラム１の表面のうちレーザ光Ｌが照射されるレーザ照射位置ｄに到達する。転写残トナーはスキャナユニット４のレーザ光Ｌを遮蔽するほど多くないため、感光体ドラム１上の静電像を作像する工程に影響しない。レーザ照射位置ｄを通過したトナーのうち非露光部（レーザ照射を受けていない感光体ドラム１の面）のトナーは、現像部ａにおいて、静電力によって現像スリーブ３１に回収される。そしてこのようなトナーは現像スリーブ３１を介して現像装置３に回収される。

一方、レーザ照射位置ｄを通過したトナーのうち露光部（レーザ照射を受けた感光体ドラム１の面）のトナーは、静電力的には回収されずにそのまま感光体ドラム１上に存在し続ける。しかし、一部のトナーは、現像スリーブ３１と感光体ドラム１の周速差による物理的な力で回収されることもある。このようなトナーも現像スリーブ３１を介して現像装置３に回収される。このように記録材Ｐに転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーは、露光部のトナーを除くと概ね現像装置３に回収される。そして、現像装置３に回収されたトナーは、現像装置３内に残っているトナーと混合され使用される。

本実施例では、転写残トナーを帯電ローラ２に付着させずに帯電部ｃを通過させるために、以下の二つの構成を採用している。

第１に、図１に示すように、感光体ドラム１の回転方向における転写ローラ５と帯電ローラ２の間に光除電部材８を設けていることである。光除電部材８は、帯電部ｃで安定した放電を行なうために転写部ｂを通過したあとの感光体ドラム１の表面電位を光除電している。この光除電部材８によって、帯電前の感光体ドラム１の電位を長手全域−１５０Ｖ程度にしておくことで、帯電時に均一な放電が行なえ、転写残トナーを均一に負極性にすることが可能となる。その結果、転写残トナーは帯電部ｃを通過する。

第２に、帯電ローラ２を感光体ドラム１と所定の周速差を設けて回転させていることである。上述のように放電によってほとんどのトナーが負極性になるものの、若干負極性になりきれなかったトナーが残っており、このトナーが帯電部ｃで帯電ローラ２に付着することがある。そこで、帯電ローラ２と感光体ドラム１を所定の周速差を設けて回転させることで、感光体ドラム１と帯電ローラ２との摺擦によって、このようなトナーを負極性にさせることが可能となる。

これによって帯電ローラ２へのトナーの付着を抑制する効果がある。本実施例では、帯電ローラの芯金２ａに帯電ローラギアが設けられており、帯電ローラギアは感光体ドラム１の端部に設けられたドラムギアと係合している。よって、感光体ドラム１が回転駆動するのに伴って、帯電ローラ２も回転駆動する。帯電ローラ２の表面の周速は、感光体ドラム１の表面の周速に対して１１５％になるように設定されている。

＜現像装置の説明＞
図２（ａ）は、現像装置３の断面図である。この図２（ａ）を参照して、クリーナレスシステムが適用された画像形成装置１００の課題を抑制するための現像装置３に関して以下に説明する。

現像装置３は、現像容器５００を有する。現像容器５００は、内部にトナーを収容する収容室３００と、現像スリーブ３１を備える現像室３０１と、を有する。現像容器５００は、潜像が形成される『像担持体』としての感光体ドラム１に形成された現像剤像が転写された後に、感光体ドラム１の表面に残留したトナーｔを回収することにもなる。現像スリーブ３１でトナーｔが回収される。

『現像剤担持体』としての現像スリーブ３１は、『現像剤』としてのトナーｔを担持して潜像を現像する部材である。現像スリーブ３１は、アルミニウムやステンレススチールのパイプによって形成された支持部としての非磁性スリーブの外周に厚み約５００μｍの導電性弾性層を形成したものである。そして、現像スリーブ３１は、現像室３０１によって矢印Ｒ２方向に回転可能に支持されている。現像スリーブ３１は、外径が１１ｍｍ、表面粗さがＪＩＳ規格のＲａで通常、平均で１．５〜４．５μｍとなるように形成されている。

現像スリーブ３１は感光体ドラム１に当接するように感光体ドラム１の方向に押圧されている。現像スリーブ３１は、その長手方向（軸方向）の両端部に、侵入量規制コロが配設されており、これらのコロを感光体ドラム１に当接させることにより、現像スリーブ３１の表面と感光体ドラム１の表面との侵入量を所定の値になるようにしている。

また、現像スリーブ３１の一方の端部には、現像スリーブギヤが固定されており、この現像スリーブギヤに装置本体１００Ａの駆動源から複数のギヤを介して駆動力が伝達され、現像スリーブ３１が回転駆動される。現像スリーブ３１の表面速度は、感光体ドラム１の表面周速に対して１４０％の速度差をもって順方向回転している。現像スリーブ３１の表面は、所望量のトナーを担持しつつ搬送することができるように、適切な表面粗さを有している。

また、現像スリーブ３１の内側には、マグネットローラ３２が配置される。マグネットローラ３２は、円筒形成で、その周方向にＮ極とＳ極が交互に配置された４極マグネットロールを用いた。４極とは、感光体ドラム１に対向する現像極、規制ブレード３３に対向する規制極、現像室３０１のトナーを現像スリーブ３１に供給するための供給極、トナー吹出し防止シートＳの対向部の漏れ防止極の４極である。各極の磁束密度は、規制極の一番強く７０ｍＴ、その他が約５０ｍＴである。マグネットローラ３２は、現像スリーブ３１が矢印Ｒ２方向に回転するのとは異なり、現像スリーブ３１の内側に固定的に配設されている。

『規制部材』としての規制ブレード３３は、現像スリーブ３１に当接してトナーｔの層厚を規制する導電性の部材である。規制ブレード３３は、その先端（自由端）が現像スリーブ３１の回転方向Ｒ２に対して上流側を向くようにして、その先端部が現像スリーブ３１に所定の圧力で当接されている（カウンター当接）。これによって、マグネットローラ３２の磁力によって現像スリーブ３１の表面に引き付けられたトナーを薄層に規制すると同時に、摩擦帯電によってトナーを負極性に帯電している。さらに、本実施例においては、かぶり抑制を目的として、現像スリーブ３１と規制ブレード３３との間に電位差を設けることでトナーの帯電性を向上させている。

規制部ｅによって電荷付与されたトナーは、感光体ドラム１の表面に対向する現像部ａへと搬送されていく。現像部ａにおいて、感光体ドラム１の表面の電位と現像スリーブ３１の電位との電位差によって、現像スリーブ３１上のトナーが、静電的に、感光体ドラム１の表面に形成された静電像に付着する。このようにして、静電像をトナー像として現像する。

規制ブレード３３は、例えば厚さ１００μｍ程度の支持部材と、支持部材の先端に取り付ける樹脂層と、を有する。支持部材は弾性部材であり、基端部が支持板金に固定される。樹脂層は導電性樹脂を用い、先端側と基端側には平面上に形成されるストレート部を有し、両ストレート部の中間には現像スリーブ３１の側に突出する凸部を有する。凸部は現像スリーブ３１の表面に所定の圧力で当接させている。この当接力は約２０ｇｆ／ｃｍ〜４０ｇｆ／ｃｍ（現像スリーブ３１の長手方向についての１ｃｍ当たりの当接荷重）となるように当接されている。

本実施例では、支持部材に弾性を持たせるためにＳＵＳを用いているが、リン青銅やアルミニウム合金などを用いてもよいし、導電性を持ってさえいれば高高度の樹脂などで作製してもよい。また本実施例では、樹脂層は支持部材に導電性のポリウレタンをコートして作製した。このほかに、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエステルテレフテラート、シリコンゴム、シリコン樹脂、メラミン樹脂から、単独で、また、２種類以上を組み合わせてもよい。また、樹脂層の形状に関しても現像スリーブ３１の側に突出した形状を用いているが、どのような形状でもよいし、存在しなくてもいい。

図２（ｂ）は、規制ブレード３３や現像スリーブ３１の接続状況を示すブロック図である。規制ブレード３３と現像スリーブ３１にバイアスを印加する手段はそれぞれ独立している。

規制ブレード３３には、『規制印加手段』としての規制電源５２が接続されている。この規制電源５２から規制ブレード３３に所定の直流電圧である規制電圧（規制バイアス）が印加可能とされている。また、規制電源５２は、現像動作のときに、現像スリーブ３１の表面のトナーｔと同極性で規制ブレード３３にバイアスを印加する。

また、現像スリーブ３１には、『現像印加手段』としての現像電源５３が接続されている。この現像電源５３から現像スリーブ３１に所定の直流電圧である現像電圧（現像バイアス）が印加可能とされている。現像電源５３は、前回転や現像動作のときに、現像スリーブ３１にバイアスを印加する。

こうしたことから、実施例１では、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差を調整する場合には、規制電源５２と現像電源５３がバイアスを印加することになる。

具体的には、規制ブレード３３に対して−６５０Ｖが印加される。上述のように、現像スリーブ３１には−３５０Ｖが印加されている。この際、現像スリーブ３１と規制ブレード３３との間の電位差によって、規制ブレード３３から現像スリーブ３１へ向かって電荷が移動する。そのため、現像スリーブ３１上のトナーコートは、規制ブレード３３から流れてきた電荷が注入され、トナーの負極性の帯電性が強化される。

搬送部材３４は、収容室３００内（収容室内）に回転可能に配置されており、収容室３００内のトナーをほぐし、且つ現像室３０１へトナーを搬送する。搬送部材３４は、図１に示すように、樹脂材料で構成されるバックアップ付の軸棒部材３４ａとＰＰＳフィルムシート３４ｂから構成されている。そして、その両端部を回転中心とし、図１中の矢印Ｒ４方向に回転する。搬送部材３４を回転させるための駆動力は、例えば前述の現像スリーブギヤからギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。

本実施例において、トナーは負帯電性の磁性一成分トナーが用いられる。このトナーは、結着樹脂（スチレンｎ−ブチルアクリルレート共重合体）１００重量部に、磁性体粒子８０重量部を主成分として、ワックスなどを内包したもので、平均粒径は７．５μｍである。外添剤としてシリカ微紛体を１．２重量部を用いる。このようなトナーを、上述構成の現像装置３に使用した場合、現像スリーブ３１上のトナーコート量は約０．４ｍｇ／ｃｍ^２〜０．９ｍｇ／ｃｍ^２程度になる。

このようなクリーナレスシステムにおいて、特に、本実施例のように感光体ドラム１から紙に直接転写する構成においては、紙から出た紙粉等が感光体ドラム１の表面に付着し、その紙粉が現像装置３に回収される場合がある。現像装置３に回収された紙粉が、規制部ｅにおいて、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との間に挟まると、現像スリーブ３１上のトナーコートを乱す。なお、ここで、規制部ｅとは現像スリーブ３１のうち規制ブレード３３が当接する部分（当接部）である。

クリーナレスシステム構成においては、印刷される度に紙粉が現像容器５００の内部に侵入し、印刷枚数と比例して現像容器５００内の紙粉量は増大する。特に、カートリッジ寿命後半においては現像容器５００の内部のトナー量が少なく、紙粉量が多い状態となる。さらに、高印字画像を印刷した場合に、トナーが消費されているため現像スリーブ３１上のトナー量が少なくなっている。そのため、多くのトナーが現像スリーブ３１に供給されるとともに紙粉も供給されやすくなる。結果、高印字画像を印刷したあとに、紙粉が規制部ｅに挟まりやすい状態となり、紙粉による画像弊害が起こりやすい。

＜紙粉対策構成＞
図３は、規制ブレード３３が現像スリーブ３１の表面のトナーの層厚を規制する位置にて、記録材Ｐの粉が挟まる現象を示す断面図である。図３（ａ）に示されるように、搬送部材３４（図２（ａ）参照）により現像スリーブ３１の表面に搬送されるトナーｔや粉Ｐ’が規制部ｅの方へと供給される。このときに記録材Ｐの粉Ｐ’の多くは正極性に帯電している。

図３（ｂ）に示されるように、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位関係（規制バイアス−６５０Ｖ、現像スリーブバイアス−３５０Ｖ）によって矢印Ａ方向の力が加わっている。そして、記録材Ｐの粉Ｐ’は、規制ブレード３３側に引き寄せられ、挟まり、トナーｔの層を乱してしまうことがあった。これを回避するために、図３（ｃ）に示されるように、記録材Ｐの粉Ｐ’が挟まらないようにする構成を検討する必要がある。

図４は、前回転、現像動作、後回転のときの現像スリーブ３１の駆動、現像バイアス、規制ブレード３３のバイアスのタイミングチャートである。画像形成の前回転時に、現像スリーブ３１の駆動がＯＦＦからＯＮになり、現像バイアスが０Ｖから−３５０Ｖで印加された状態になり、規制ブレード３３に印加する規制バイアスが０Ｖから−３５０Ｖで印加された状態になる。すなわち、このときに、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差は、現像動作のときの電位差である６５０Ｖよりも小さい０Ｖに設定されている。

この状態で現像スリーブ３１の回転周期である約０．１５秒間維持し、その後に現像動作に移る。現像動作に移るタイミングで、規制ブレード３３のバイアスは−３５０Ｖから−６５０Ｖに切り替えられる。

前回転時は、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との間に印加されていた電位差が無くなることで静電吸着力が弱い（図３（ｂ）の矢印Ａ方向の力が現像動作のときよりも弱い）。そのために、規制部ｅに挟まっていた記録材Ｐの粉を通過させることができ、乱れたトナーｔのコートを回復させる。

実施例１では、紙粉問題の対策シーケンスの実行タイミングは、トナー量が少なくかつ紙粉量が多くなるカートリッジイールド（カートリッジ寿命）の９０％のプリント枚数以降に、画像形成の前回転時に実施している。本実施例のカートリッジイールドは５０００枚であるため、４５００枚以降に実施することになる。印刷枚数は、カートリッジに設けられたコントローラ５０の図示しないメモリに格納されている。

紙粉問題の対策シーケンスを必要なタイミングのみで行なうことによって、ダウンタイムの削減、現像スリーブ３１の走行距離の削減による現像スリーブ３１等の機能部材やトナーの劣化の抑制が可能となる。上記のような構成にすることで、紙粉が現像スリーブ３１上のトナーコート状態を乱すことを抑制できる。

なお、実施例１では、紙粉問題の対策シーケンスのタイミングは、印刷枚数で決定したが、これに限定されず、紙粉量が一定以上になる、もしくは、カートリッジ内のトナー残量が一定量以下になる、寿命後半に実施することが好ましい。例えばトナー残量が所定量（３０％）以下になったタイミング以降で紙粉問題の対策シーケンスを実施してもよい。また、前述のように高印字画像を印刷した後に紙粉による弊害が出やすいことから、例えば印字率が３０％を超えるような画像を印刷した後だけ実施してもよい。

また、実施例１では、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との間の電位差を同電位にしているが、この限りではない。正極性の紙粉が規制ブレード３３に引きつけられる力が弱まる電位関係であればよい。例えば、規制バイアスと現像バイアスの大小関係は維持したまま、電位差を小さくしてもよい。具体的には、規制バイアス−５００Ｖ、現像バイアス−３５０Ｖとしてもよい。こうしたことから、コントローラ５０は、現像動作以外のときで現像スリーブ３１が駆動するタイミングのときに、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差を現像動作のときの電位差よりも低い電位差に設定すると言える。

また、規制バイアスと現像バイアスの大小関係を逆転させてもいい。例えば規制バイアス−１５０Ｖ、現像バイアス−３５０Ｖでもよい。これは、現像スリーブ３１に対してトナーｔと逆極性の電圧を規制ブレード３３に印加することと言える。これは、図３（ｂ）中で矢印Ａ方向と逆方向に向けて記録材Ｐの粉Ｐ’に対して力を付与することになる。また、現像スリーブ３１に対してトナーｔと逆極性の電圧を規制ブレード３３に印加するとは、前述の例でいうと規制ブレード３３に＋３００Ｖのような正のバイアスを印加する場合のみならず、現像スリーブ３１に印加する現像バイアス−３５０Ｖよりも正の−１５０Ｖを印加する場合もいう。

また、実施例１では、紙粉問題の対策シーケンスを実行する時間を、現像スリーブ３１の回転周期である約０．１５秒としている。しかし、規制ブレード３３のバイアス切り替えの応答時間と現像スリーブ３１が規制ブレード３３の規制部ｅを通過する時間の和以上の時間であれば、この限りではない。

これを詳しく言うと、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差を現像動作のときの電位差よりも低減、又は、現像スリーブ３１に対してトナーｔと逆極性の電圧を規制ブレード２２に印加する時間は、以下の時間が望ましい。すなわち、規制電源５２が切替信号を受信してから応答する応答時間と、その応答時間の終了直前に現像スリーブ３１の所定の位置が、現像スリーブ３１と規制ブレード３３との当接位置の前から当接位置の後へと移動するのに要する移動所要時間と、の和以上の時間であることが望ましい。

また、実施例１では、紙粉問題の対策シーケンスは、画像形成の前回転時に実施しているが、これに限定されず、現像スリーブ３１が回転していて、かつ現像動作時以外であれば良い。例えば、連続印刷の紙間でもよいし、画像形成後回転時でもよい。

従って、前述した現像動作以外のときには、現像動作前に前記現像剤担持体を回転させる前回転、及び、現像動作後に前記現像剤担持体を回転させる後回転の少なくともいずれか一方のときを含めばいい。そして、現像動作以外のときが前記前回転のときである場合には、規制電源５２が規制ブレード３３に対して印加する電圧を、０Ｖから、現像動作のときよりも絶対値が小さい電圧に設定する（図４参照）。また、現像動作以外のときが前記後回転のときである場合には、規制電源５２が規制ブレード３３に対して印加する電圧を、現像動作のときに印加する電圧から、現像動作ときよりも絶対値が小さい電圧に設定する（図４にはない）。

また、実施例１では、磁性接触現像方式を採用した画像形成装置１００において、紙粉問題の対策シーケンスの実施により紙粉起因の弊害を解決した例を記載している。しかし、クリーナレス構成を採用し、かつ現像動作時に規制ブレード３３にトナーと同極性のバイアスを印加した画像形成装置１００であれば、接触現像方式以外でも同様の効果が期待できる。例えば、非磁性接触現像方式を採用した場合でも、同様の効果がある。

なお、実施例１では、記録材Ｐとして紙を用いたため、紙粉を原因とする課題について説明するが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、記録材Ｐとしてプラスチックシート等を用いた場合に発生する粉末等の異物により発生する課題に対しても本発明の構成を採用することで効果を得ることができる。

図５は、実施例２に係る規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差の形成方法を示す図である。実施例２に係る現像装置の構成は、規制ブレード３３と現像スリーブ３１へのバイアス印加構成が異なることを除いて実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施例においては、ツェナーダイオード５４を用いることで、共通の電圧印加手段を用いて現像スリーブ３１と規制ブレード３３とに電位差を設けている。規制ブレード３３と現像スリーブ３１との間に、ツェナーダイオード５４が接続される。現像スリーブ３１とツェナーダイオード５４との間に対して、現像スリーブ３１にバイアスを印加する現像電源５３が印加できるように接続されている。ツェナーダイオード５４は、現像動作のときに、規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差を設ける。例えば、規制ブレード３３が−６５０Ｖ、現像スリーブ３１が−３５０Ｖのごとくである。

なお、ここでは、現像電源５３と呼んだが、これを規制電源５２ととらえても構わない。ここで言いたいのは、実施例１で２つの電源が必要だったものが１つの電源で済むということである。

この回路構成においては、現像バイアスが出力された際には、予め定められた電位差が規制ブレード３３と現像スリーブ３１の間に設けられるようになっている。そのため、以下のような紙粉問題の対策シーケンスにすることで紙粉による弊害を抑制している。

すなわち、コントローラ５０は、現像動作以外のときで現像スリーブ３１が駆動するタイミングのときに、ツェナーダイオード５４により規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差をゼロにする。具体的には、画像形成の前回転時に約０．１５秒間、現像バイアスを０Ｖにしている。この間、現像バイアスと共に規制バイアスも０Ｖとなり、現像スリーブ３１と規制ブレード３３との電位差が無くなり、規制部ｅに挟まった紙粉を通過させることができ、乱れたトナーコートを回復させる。

ツェナーダイオード５４により規制ブレード３３と現像スリーブ３１との電位差をゼロにする時間は、以下の時間が望ましい。すなわち、現像電源５３が切替信号を受信してから応答する応答時間と、その応答時間の終了直前に現像スリーブ３１の所定の位置が、現像スリーブ３１と規制ブレード３３との当接位置の前から当接位置の後へと移動するのに要する移動所要時間と、の和以上の時間であることが望ましい。

本実施例においては、現像電源５３のみで紙粉問題の対策シーケンスを実施することが可能である。このため、規制電源５２と現像電源５３とを必要とする実施例１と比較して、装置本体１００Ａの小型化と製品コストの削減を実現できる。

実施例１又は２の構成によれば、クリーナレスシステムが適用され、かつ、規制ブレード３３にバイアス印加する構成で、現像容器５００に回収された記録材Ｐの粉Ｐ’が規制ブレード３３と現像スリーブ３１の間に挟まってトナー層が乱される現象が抑制される。

１ 感光体ドラム（像担持体）
３１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
３３ 規制ブレード（規制部材）
５２ 規制電源（規制印加手段）
１００ 画像形成装置
５００ 現像容器
ｔ トナー（現像剤）

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制する導電性の規制部材と、少なくとも現像動作のときに、前記現像剤担持体の表面の現像剤と同極性で前記規制部材にバイアスを印加する規制印加手段と、を備え、前記像担持体に形成された現像剤像が転写された後に、前記像担持体の表面に残留した現像剤を前記現像剤担持体によって回収し、現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差をゼロ、又は、前記現像剤担持体に対して現像剤と逆極性の電圧を前記規制部材に印加することを特徴とする。

Claims (7)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制する導電性の規制部材と、
   少なくとも現像動作のときに、前記現像剤担持体の表面の現像剤と同極性で前記規制部材にバイアスを印加する規制印加手段と、
   を備え、
   前記像担持体に形成された現像剤像が転写された後に、前記像担持体の表面に残留した現像剤を前記現像剤担持体によって回収し、
   現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差を現像動作のときの電位差よりも低い電位差に設定、又は、前記現像剤担持体に対して現像剤と逆極性の電圧を前記規制部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差を現像動作のときの電位差よりも低減、又は、前記現像剤担持体に対して現像剤と逆極性の電圧を前記規制部材に印加する時間は、
   前記規制印加手段が切替信号を受信してから応答する応答時間と、
   前記応答時間の終了直前に前記現像剤担持体の所定の位置が、前記現像剤担持体と前記規制部材との当接位置の前から当接位置の後へと移動するのに要する移動所要時間と、
   の和以上の時間であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差をゼロにす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. 潜像が形成される像担持体と、
   現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制する導電性の規制部材と、
   少なくとも現像動作のときに、前記現像剤担持体にバイアスを印加する現像印加手段と、
   現像動作のときに、前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差を設けるツェナーダイオードと、
   を備え、
   前記像担持体の現像剤が転写された後に、前記像担持体の表面に残留した現像剤を前記現像剤担持体によって回収し、
   現像動作以外のときで前記現像剤担持体が駆動するタイミングのときに、前記ツェナーダイオードにより前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差をゼロにすることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記ツェナーダイオードにより前記規制部材と前記現像剤担持体との電位差をゼロにする時間は、
   前記現像印加手段が切替信号を受信してから応答する応答時間と、
   前記応答時間の終了直前に前記現像剤担持体の所定の位置が、前記現像剤担持体と前記規制部材との当接位置の前から当接位置の後へと移動するのに要する移動所要時間と、
   の和以上の時間であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 現像動作以外のときには、現像動作前に前記現像剤担持体を回転させる前回転、及び、現像動作後に前記現像剤担持体を回転させる後回転の少なくともいずれか一方のときを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 現像動作以外のときが前記前回転のときである場合には、
   前記規制印加手段が前記規制部材に対して印加する電圧を、０Ｖから、現像動作のときよりも絶対値が小さい電圧に設定し、
   現像動作以外のときが前記後回転のときである場合には、
   前記規制印加手段が前記規制部材に対して印加する電圧を、現像動作のときに印加する電圧から、現像動作ときよりも絶対値が小さい電圧に設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

Images