JP2022164240A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の感光ドラムへのトナーの融着を抑制して良好な画質を得る。【解決手段】回転可能な像担持体、露光により像担持体表面に静電潜像を形成する露光ユニット、像担持体と接触する現像部で像担持体表面に現像剤を供給する像担持体と異なる回転速度で回転可能な現像部材、現像部材表面に現像剤を供給する現像剤供給部材、現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加部、現像剤供給部材に供給電圧を印加する供給電圧印加部、および、制御部を備え、制御部は、現像部材から像担持体表面の静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する画像形成動作と、画像形成動作以外の動作であって像担持体表面の付着物を現像部材によって除去する掻き取り動作とを実行可能に制御し、掻き取り動作実行時は画像形成動作実行時に比べて現像部材による像担持体の表面の付着物の掻き取り力が強くなるよう現像電圧印加部と供給電圧印加部の少なくともいずれかを制御する、画像形成装置を用いる。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像形成装置では、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤担持体上の現像剤で現像することで画像形成する。その際、現像剤担持体が像担持体に接触した状態で現像する、接触現像方式の構成が知られている。このような構成における現像剤担持体としては、一般的に、回転駆動される軸心体の外周面に弾性層を備えた現像ローラが用いられる。

一方で、画像形成装置の小型化、および省部材による低コスト化を図るために、像担持体上に残留したトナーを除去・回収するクリーニング手段を設けない、いわゆる像担持体クリーナレス方式の画像形成装置が提案されている。

クリーナレス方式の画像形成装置では、転写残トナーや、かぶりトナーが、直接感光ドラムと帯電ローラの間に突入するため、感光ドラムと帯電ローラの間でストレスを受け、感光ドラムにトナーが融着することがあった。トナーが融着すると露光を阻害し、画像が白抜けする場合がある。さらに、融着部が感光ドラムの周方向に連なると白スジ状の画像不良になる。

クリーナレス方式では画像形成されなかったトナーは現像部で回収する必要があるが、感光ドラム上に融着してしまったトナーは、現像部で強い力を作用させないと除去および回収ができない。通常、現像ローラはトナー層で覆われているが、トナー層から現像ローラの表層を露出させることで、より強く感光ドラムを摺擦し、感光ドラム上のトナーを除去することが可能である。

特許文献１には、画像形成時以外に現像ローラ上のトナー量を変えるために、現像ローラとトナー供給ローラの印加電圧の差を印刷時よりも小さくするリセットモードを設ける装置が開示されている。特許文献１の装置は、現像ローラ上のトナー量が増えたときに、かぶりなどの問題が発生しないよう、リセットモードで現像剤担持体とトナー供給ローラの印加電圧差を小さくして現像ローラ上のトナー量を減らす。これにより、現像ローラ上のトナー量を長期にわたって一定に保つようにしている。

特許第４６６９５５７号公報

しかしながら、特許文献１には、現像ローラと感光ドラムの周速の差については開示されておらず、感光ドラム上に融着したトナー掻き取ることを目的としたものではない。このため、特許文献１の方法を直接適用すると、感光ドラム上のトナー融着を十分に除去できなかったり、逆に過剰に感光ドラムを現像ローラで摺擦することになったりして、現像剤の劣化を早める可能性がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。本発明は、画像形成装置の感光ドラムへのトナーの融着を抑制して良好な画質を得ることを目的とする。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面に静電潜像を形成するために前記像担持体の表面を露光する露光ユニットと、
前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体の表面に現像剤を供給する回転可能な現像部材であって、前記像担持体の回転速度と異なる回転速度で回転する現像部材と、
前記現像部材の表面に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記現像剤供給部材に供給電圧を印加する供給電圧印加部と、
前記現像電圧印加部と前記供給電圧印加部と、を制御する制御部と、を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記現像部材から前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像に前記現像剤を供給することにより、前記像担持体の表面に現像剤像が形成される画像形成動作と、前記画像形成動作以外の動作であって、前記像担持体の表面に付着した付着物を前記現像部材によって除去する掻き取り動作と、を実行可能に制御し、
前記制御部は、前記掻き取り動作が実行される場合において、前記画像形成動作が実行される場合に比べて前記現像部材による前記像担持体の表面に付着した前記付着物の掻き取り力が強くなるように 前記現像電圧印加部および前記供給電圧印加部のうち少なくと
もいずれか一方を制御することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像形成装置の感光ドラムへのトナーの融着を抑制して良好な画質を得ることができる。

実施例１の画像形成装置の一例を示す概略構成図 実施例１の画像形成装置に用いる現像ローラと掻き取り動作の一例を示す図 実施例１の画像形成装置に用いる融着掻き取り制御を表す図 実施例１の画像形成装置の制御ブロックを示す図

以下に図面を参照して、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、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、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べきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
＜画像形成装置の概略＞
図１を参照して、本発明の実施例１に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）の全体構成および画像形成動作について説明する。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施例では、図面上、左側から右側にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像形成ステーション（画像形成部）が併設されている。各画像形成ステーションはそれぞれの現像装置に収容させた現像剤（以下、トナーと記す）９０の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。なお、以下の説明において、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示すために符号に与えた
添え字Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）は省略して総括的に説明する。

各画像形成ステーションは、主な構成として、像担持体としての感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、現像装置４、一次転写装置５１等を有する。露光装置３は、各画像形成ステーション共通であってもよく、画像形成ステーションごとに設けられてもよい。本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４は、プロセスカートリッジ８として一体化されており、画像形成装置本体（画像形成装置１００のうち、プロセスカートリッジ８を除いた部分）に対して着脱可能に構成されている。ただし、本発明におけるプロセスカートリッジとしては、少なくとも感光ドラム１と現像装置４を備え、一括して装置本体に対して着脱可能に構成されたものであってもよい。また、現像装置４を単独で、装置本体あるいはプロセスカートリッジ８に対して着脱可能に構成してもよい。また、感光ドラム１や現像装置４を画像形成装置本体に括り付け、ユーザによる交換を不要としたものであってもよい。

感光ドラム１は、回転可能な円筒状の感光体であり、その軸を中心に矢印の方向（紙面で反時計周り方向）に回転する。本実施例では外周面が１８０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。一例として感光ドラム１は、図４に示すように、制御部２５により制御されたモータ１５の駆動による回転駆動力を受けて回転する。感光ドラム１は、帯電ローラ２によりその表面が一様に帯電される。本実施例では、帯電ローラ２は、芯金上に導電性ゴム層を設けた導電性ローラであり、感光ドラム１に平行にして所定の圧力で接触させて配設されており、感光ドラム１の回転に伴って回転する。帯電ローラ２には、電源装置６７（電源手段）から帯電電圧を印加することが可能である。本実施例では、帯電ローラ２に対して－１１５０Ｖの直流電圧を印加することで感光ドラム１を帯電させ、その時の感光ドラム１の表面電位はおよそ－５００Ｖとなる。

露光ユニットとしての露光装置３は、制御部６５から画像信号を取得し、画像信号に応じたレーザ光を感光ドラム１の表面上で走査する。これにより、帯電された感光ドラム１に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。画像信号は、不図示の外部の情報処理装置から取得してもよい。制御部６５として例えば、プロセッサやメモリなどの演算資源を備える制御回路などの情報処理装置を利用できる。

現像装置４は、感光ドラム１上の静電潜像にトナー９０を供給してトナー像（現像剤像）として可視化する。本実施例では、現像装置４は負の正規帯電極性（静電潜像を現像するための帯電極性）を持つ一成分現像剤としてのトナー９０を内包する、接触現像方式の反転現像装置である。

現像装置４には、現像部材としての回転可能な現像ローラ４２と、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ４３と、現像剤規制部材としての規制ブレード４４が備えられている。トナー供給ローラ４３は、導電性の芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ４３は、現像ローラ４２に対して所定の侵入量を持って接触するように配設されている。トナー供給ローラ４３によって供給されて現像ローラ４２に保持されたトナー９０は規制ブレード４４によって厚さを規制されて薄層化され、現像に供される。ここで規制ブレード４４は、現像ローラ４２上のトナー９０の層厚を規制する機能を有すると同時に、現像ローラ４２上のトナー９０に所定の電荷を付与する現像剤帯電手段としての機能を有している。

なお、電源装置６７は、現像装置４に含まれる現像ローラ４２に現像電圧を印加する現像電圧印加部６７１、トナー供給ローラ４３に供給電圧を印加する供給電圧印加部６７２，規制ブレード４４に規制電圧を印加する規制電圧印加部、として機能することが可能で
ある。図４に、制御部２５の制御にかかる電源装置６７の制御系統の一例を示す。なお電源装置６７は、帯電ローラ用の帯電電源と、現像装置用の現像電源とで別個に設けられてもよい。その場合、帯電電源と現像電源を合わせて電源手段と考えてよい。さらに、現像ローラ用の現像電源と、トナー供給ローラ用の供給電源を別個としてもよい。その場合、帯電電源、現像電源および供給電源を合わせて電源手段と考えてよい。また電源装置６７は像転写時の電圧印加に用いてもよい。また、電源装置６７とは別個に転写電源を設けてもよい。本実施例の電源装置６７は、制御部６５の制御に従って各構成要素に印加する電圧を変更する。

現像ローラ４２は、感光ドラム１と表面の移動方向が同じとなる、図の矢印方向（紙面で時計回り方向）に回転駆動される。一例として現像ローラ４２およびトナー供給ローラ４３は、図４に示すように、制御部２５により制御されたモータ１６の駆動による回転駆動力を受けて回転する。現像ローラ４２は感光ドラム１と異なる回転速度で回転可能である。本実施例では、適切な画像濃度を得るために、現像ローラ４２の表面の移動速度が感光ドラム１の表面の移動速度より大きくなるように、現像ローラ４２が回転駆動される。また、不図示の付勢手段により、現像装置４は感光ドラム１側へ押し付けられ、その結果、現像ローラ４２が感光ドラム１に押し付けられる。それにより、現像ローラ４２の表面が変形し、現像ニップ（現像部）を形成することで、安定した当接状態で安定した現像を行うことができる。

図２（ａ）に示すように、現像ローラ４２は軸心体４２１の外周に基層４２２と表層４２３を形成したものである。また、図２（ｂ）に示すように、表層４２３は表層結着樹脂４２３ａ中に粗し粒子４２３ｂが分散された構造である。それにより、表層４２３の表面に、トナー搬送のための複数の凹部と、複数の凸部とを含む複数の凹凸が形成されている。凸部の十点平均粗さＲｚｊｉｓはトナー９０の体積平均粒径より大きくなっており、本実施例ではトナーの体積平均粒径は７μｍ、表層４２３のＲｚｊｉｓは１０μｍとしている。現像ローラ表層のＲｚｊｉｓの範囲としては８μｍから３０μｍ程度が適している。

本発明における現像ローラ４２の十点平均粗さＲｚｊｉｓの測定には、例えば接触式表面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００（小坂研究所製）を用いることができる。測定条件として、カットオフ値を０．８ｍｍ、測定長さを２．５ｍｍ、送りスピードを０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。現像ローラ１本あたり長手方向の位置が異なる任意の３ヶ所を測定し、得られた測定値の平均値を現像ローラ４２のＲｚｊｉｓとした。

トナー９０の体積平均粒径は、以下の測定方法により測定した測定値を採用することができる。測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＶ（べックマン・コールター製）を用いる。電解液としては、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（ベックマン・コールター製
）が使用できる。測定方法としては、電解水溶液１００ｍｌ中に分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を０．５ｍｌ加え、更に測定試料を１０ｍｇ加える。測定試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間分散処理を行い、測定装置により３０μｍアパーチャーを用いて体積粒度分布を測定し、測定されたメディアン径（Ｄ５０）を体積平均粒径とする。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部材の一つである一次転写装置５１により中間転写ベルト５３に静電的に転写される。中間転写ベルト５３上には各色のトナー像が順次重ね合わせて転写され、フルカラーのトナー像が形成される。そしてフルカラーのトナー像は一次転写装置５１とは異なる転写部材である二次転写装置５２により被転写体である記録材に転写される。その後、定着装置６により記録材上のトナー像が加圧及び加熱されて記録材に定着され、画像形成物として排紙される。

また、中間転写ベルト５３の移動方向において、二次転写装置５２の下流側にベルトクリーニング装置７が配設されており、中間転写ベルト５３上に残留したトナー９０を除去・回収する。

本実施例では、感光ドラム１に専用のクリーナ装置を設けず、転写されずに感光ドラム表面に残存したトナー９０を現像装置４で回収する、像担持体クリーナレス方式を採用している。一次転写装置５１の対向位置（一次転写位置）を通過した感光ドラム１表面が帯電ローラ２との接触位置（帯電位置）に到達するまでの間において、その感光ドラム１表面に当接する部材はない。それにより、感光ドラム１に現像装置４の現像ローラ４２を当接させた時に、画像形成後に感光ドラム１上に残留したトナー９０を現像装置４に回収することを可能にしている。かかるクリーナレス方式を採用する場合に、トナー９０として非磁性一成分現像剤を用いることも好ましい。ただし、本発明の効果を得るにあたっては、上記構成に限定されない。

また、画像形成装置１００は不図示の検出装置を備え、印刷状態や印刷環境を検出する。制御部６５は、検出された印刷状態や印刷環境に応じて画像形成動作や、画像形成動作以外の動作として後述の掻き取り動作を実行可能である。

＜制御＞
以下、本発明に係る画像形成装置の動作について説明する。画像形成時には、現像ローラ４２には－３００Ｖが印加されている。規制ブレード４４には－４００Ｖが印加されており、トナー供給ローラ４３にも－４００Ｖが印加されている。本発明のトナー９０の帯電極性は負帯電性であるため、これによりトナー供給ローラ４３から現像ローラ４２にトナーが供給されやすくなる。

感光ドラム１において、トナー画像が形成される画像印字部の表面電位は、トナー９０の正規帯電極性側で、その絶対値が現像ローラ４２の印加電圧よりも低くなるように制御される。一方、トナー画像が形成されない画像非印字部では、表面電位がドラム電位－５００Ｖに制御される。これにより、画像印字部において現像ローラ４２との電位差で帯電したトナーが現像される。

感光ドラムに現像されたトナー像は、一次転写装置５１が形成する一次転写部において中間転写ベルト５３に転写されるが、帯電量の低いトナーや正規帯電とは逆極性に帯電したトナーは転写されずに帯電ローラ２と感光ドラム１の間に突入する。またかぶりトナーも同様に帯電ローラ２に突入する。

その結果、帯電ローラ２と感光ドラム１の間でトナーにストレスがかかり、変形して、感光ドラム１に付着物として付着することがある。感光ドラム上でトナーが付着した部分（符号Ｘで示す）では次の画像形成時に転写性が下がっているため、さらに転写残トナーが発生しやすく、感光ドラム上の融着物を成長させることになる。

感光ドラム上の融着部では露光装置３から照射されたレーザ光が遮られるため、感光ドラム１の表面電位が所定の電位まで到達せず、ベタ印字部で画像濃度が低くなる。特に融着物が感光ドラムの回転方向に連なると、画像上に白スジが発生してしまう。そこで感光ドラム上に残留したトナーを除去することが必要である。

＜融着掻き取り動作＞
本におけるドラム上の融着物の成長を抑制する動作を説明する。画像形成時の各電圧は以下の通りである。
現像ローラ４２の印加電圧Ｖ＿ＤＥＶ：－３００Ｖ
トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓ：－４００Ｖ
すなわち、画像形成動作での現像電圧の絶対値は供給電圧の絶対値より小さい。したがって、トナー供給ローラ４３と現像ローラ４２の印加電圧の差は－１００Ｖである。本実施例ではトナーの正規帯電極性は負極性なので、トナーをトナー供給ローラ４３から現像ローラ４２に供給する駆動力として形成される電位差Ｖ＿ＤＩＦＦは以下の通りである。
電位差Ｖ＿ＤＩＦＦ：＋１００Ｖ

制御部６５は、各印刷ジョブにおいて中間転写ベルト５３への画像形成動作が終了すると、トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを、画像形成時の－４００Ｖから－３５０Ｖに変更し、所定時間回転させる。これにより電位差Ｖ＿ＤＩＦＦが１００Ｖから５０Ｖに変わり、トナー供給ローラ４３から現像ローラ４２へのトナーの押し付け力が画像形成時よりも弱くなり、現像ローラ上のトナー量が画像形成時よりも少なくなる。すなわち、掻き取り動作のときの電位差は画像形成動作のときより小さい。以下、電位差Ｖ＿ＤＩＦＦを画像形成時よりも小さくして現像ローラ４２と感光ドラム１を当接させて回転するこの制御を、掻き取り動作という。

また、掻き取り時にトナー供給ローラ４３の印加電圧を－２５０Ｖとし、電位差Ｖ＿ＤＩＦＦを－５０Ｖとして、現像ローラ４２から供給ローラ４３側にトナーを戻す電位関係にしてもよい。また、画像形成動作のときには現像電圧の絶対値を供給電圧の絶対値よりも小さくし、前記掻き取り動作のときには、現像電圧と供給電圧の電位差を０とする関係をとり得る。また、画像形成動作のときには現像電圧の絶対値を供給電圧の絶対値以下とし、掻き取り動作のときには、現像電圧の絶対値を供給電圧の絶対値よりも大きくする関係をとり得る。

なお、トナーの正規帯電極性が正側の場合には、例えば、画像形成時に現像ローラ４２の印加電圧を＋３００Ｖ、トナー供給ローラ４３の印加電圧を＋４００Ｖ、掻き取り時にトナー供給ローラ４３の印加電圧を＋３５０Ｖに変更することができる。

また、中間転写ベルト５３への画像形成動作終了とは、各画像形成ステーションの画像の後端が中間転写ベルトに転写されたタイミングを言う。本実施例では、制御の簡便化のため、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋすべての画像形成ステーションで同時に掻き取り動作を開始している。このため、変更のタイミングは、最下流である画像形成ステーションＫの画像の後端を中間転写ベルト５３に転写したタイミングである。ただし、上流側に位置する、先に画像形成が終了した画像形成ステーションから順次、掻き取り動作に移行させてもよい。

図３は、各画像形成ステーションでの掻き取り動作を同時に開始する場合のタイムチャートである。横軸は時間の経過を示す。縦軸は電圧の絶対値を示し、現像ローラ４２の印加電圧Ｖ＿ＤＥＶ、画像形成時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓ１、掻き取り時のトナー供給ローラ４３の印加電圧ＶＳ＿２を示している。

タイミングｔ１で画像形成動作が始まり、トナー供給ローラ４３の印加電圧がＶ＿Ｓ１に設定される。その後、タイミングｔ２＿１～ｔ２＿４で順次、Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、Ｋ画像の形成が終了する。タイミングｔ２＿４において、各画像形成ステーションで同時に掻き取り動作が開始され、トナー供給ローラ４３の印加電圧がＶＳ＿２に変更される。所定の掻き取り時間が経過したタイミングｔ３にて掻き取り動作が終了する。その後、印刷終了動作が開始され、タイミングｔ４で終了する。

ここで掻き取り動作の意味について説明する。本実施例のように、画像形成時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓが供給側の場合（印加電圧差Ｖ＿ＤＩＦＦ＞０の場合）
、掻き取り動作時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓが、画像形成時の印加電圧Ｖ＿Ｓよりも現像ローラ４２の印加電圧に近づくと、トナーが現像ローラ４２に供給されにくくなり、供給量が減少する。その結果、現像ローラ上のトナー量が少なくなり、現像ローラ４２の表面凹凸が感光ドラム１に直接接触しやすくなる。

例えば、トナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓを－４００Ｖから－３５０Ｖに変えたときは、現像ローラ上のトナーが減るため、規制ブレード４４を通過した後の現像ローラ４２上のトナーコートから現像ローラ表層の一部が露出した状態となる。図２（ｂ）は、現像ローラ表層凸部のトナーコートから露出した部分（図中、露出部Ｐとして示す）が、感光ドラム上の融着物Ｘを掻き取る直前の様子を示す。また、図２（ｃ）は、露出部Ｐが融着物Ｘの大部分を掻き取った直後の様子を示している。ここで、現像ローラ４２の周速をＶ１、感光ドラム１の周速をＶ２とすると、Ｖ１とＶ２には周速差があり、本実施例ではＶ１＞Ｖ２としている。このように、現像ローラ表層のトナーコートから露出した部分が感光ドラム１と接触して周速差を有して回転することにより、感光ドラム上の融着物を掻き取ることができる。このように、現像ローラ４２が感光ドラム１上のトナー９０を書き取って除去する動作を掻き取り動作と呼ぶ。以降、掻き取り動作において感光ドラム１がトナー９０を掻き取る能力を、掻き取り力とも呼ぶ。制御部は、後述するように各構成要素に印加する電圧を制御することなどにより、掻き取り力を強くして掻き取られるトナーの量を増加させたり、掻き取り力を弱くして掻き取られるトナーの量を減少させたりできる。

なお、本実施例では、掻き取り時に全ての画像形成ステーションにおいてトナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓを一括して－３５０Ｖに変更しているが、画像形成ステーションごとに印加電圧Ｖ＿Ｓを制御してもよい。

また、本実施例ではトナー供給ローラの印加電圧Ｖ＿Ｓを画像形成時の－４００Ｖから掻き取り時に－３５０Ｖに変更している。しかしこれには限定されず、露出部Ｐが形成される程度に電位差Ｖ＿ＤＩＦＦを小さくする制御を行えばよい。例えば、トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを固定して現像ローラ４２の印加電圧Ｖ＿ＤＥＶを変更してもよく、トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓと現像ローラ４２の印加電圧Ｖ＿ＤＥＶの両方を変更してもよい。

画像形成時よりもトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを下げた状態で当接回転させる掻き取り動作を所定時間行い、その後現像ローラ４２を感光ドラム１から離間させ、印刷終了動作を行う。

＜実施例１の詳細＞
表１に示すように、実施例１－１～１－５、比較例１－１～１－３として、以下のような種々の印刷条件を組み合わせて６０００枚の印字動作を行い全黒画像を評価した。現像ローラ表面の周速Ｖ１と感光ドラム表面の周速Ｖ２の周速差は、７０ｍｍ／ｓである。
印刷環境（温度）：１５℃～３０℃
１ジョブあたりの印刷枚数：１枚／２枚
トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓ：－４００Ｖ／－３５０Ｖ
印加電圧変更時間（各ジョブ後の掻き取り時間）：１．１ｓ～６ｓ

画質について、融着による白スジの程度を判定した結果を、表１の「融着白スジ結果」に示す。問題なしの場合〇、実用上問題ない程度の軽微な白スジが見られるとき△、白スジに問題があるとき×とした。また、掻き取り力は掻き取り時間を延長すれば増大させることができるが、無制限に掻き取り時間を延長すると、規制ブレード４４や現像ローラ４２と、感光ドラム１との当接部でのトナー劣化が進み、耐久試験の後半で全黒画像にムラ
が生じる。この結果を、表１の「現像劣化結果」に示す。問題なしの場合○、現像劣化が見られる場合×とする。

＜実施例１－１～１－３の説明＞
実施例１－１は、１ジョブあたりの印刷枚数が１枚、トナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓが－３５０Ｖ、掻き取り時間が１．８秒である。実施例１－２では、１ジョブあたりの印刷枚数が２枚、掻き取り時間が２．５秒である。実施例１－３では、１ジョブあたりの印刷枚数が２枚、掻き取り時間が１．８秒である。実施例１－１～１－３の印刷環境は室温１５℃である。

実施例１－１と実施例１－３を比較すると、掻き取り時間が同じであっても、１ジョブあたりの枚数が多いと、軽微な白抜けが発生している。これは、掻き取りの間隔が長くなり、融着物が蓄積するためである。そこで、実施例１－２のように、２枚ジョブでは掻き取り時間を２．５秒以上と長くすることにより、融着物の成長を抑制できる。

＜実施例１－４～１－５の説明＞
続いて、印刷環境が比較的、高温の場合について検討する。実施例１－４は室温２３℃の環境で印加電圧変更時間を１．６秒としたものである。また、実施例１－５は室温３０℃の環境である。実施例１－５では、画像形成後の掻き取り時において、トナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓを画像形成時のまま変更せず、掻き取り時間を１．１秒として当接回転を維持している。

実施例１－３～実施例１－５の比較より、印刷環境が低温になると、融着の抑制に必要な掻き取り時間が長くなる。これは低温環境においては帯電ローラの変形追従性が小さくなるため、より強いストレスがトナーに作用し、トナーが変形して、融着を発生させやすくなるためである。一方、特に温度が高い実施例１－５においては、トナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓを変更しなくても、短い掻き取り時間で白スジ抑制が可能となっている。

＜比較例１－１の説明＞
以下、各比較例について説明する。比較例１－１～比較例１－３において、印刷環境は室温１５℃である。比較例１－１は、実施例１－１の条件から、掻き取り時間を１．５秒にしたものである。実施例１－１と比較例１－１の比較より、掻き取り時間を長くすると融着の発生を抑制できることが分かる。これは、現像ローラ４２とトナー供給ローラ４３との印加電圧差Ｖ＿ＤＩＦＦを小さくした状態で、現像ローラ４２と感光ドラム１が摺擦する距離が長くなり、感光ドラム上の融着物を掻き取る効果が高まるからである。なお、感光ドラム１の周方向の各部分を掻き取るために、１回あたりの掻き取り時間としては感光ドラム１が１周する以上の時間が必要である。

＜比較例１－２の説明＞
比較例１－２は、１ジョブ当たりの印刷枚数を２枚とし、トナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを画像形成時と同じままとし、掻き取り時間は実施例１－２と同じ２．５秒としたものである。実施例１－２と比較例１－２を比較すると、画像形成時に対して掻き取り時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを変化させない場合は融着による白スジが発生していることが分かる。

＜比較例１－３の説明＞
比較例１－３は、１ジョブ当たりの印刷枚数を２枚とし、掻き取り時間を６秒にしたものである。比較例１－３では掻き取り時間を６秒にしたものである。掻き取り力は十分であるが、１ジョブごとの現像回転時間が長くなるため、トナーが現像機内および現像ローラ４２と感光ドラム１の当接部で摺擦される時間が長くなる。その結果、トナーが劣化し、全黒画像がムラ状になる。

以上述べたように、感光ドラム１と現像ローラ４２の周速差がある状態で、印刷環境や印刷ジョブの条件に応じて、現像ローラ４２とトナー供給ローラ４３それぞれに印加する電圧、掻き取り時間（当接回転時間）等の条件を設定して掻き取り動作をすることにより、現像ローラ表面のトナーコートからの露出部が感光ドラム表面の融着物を除去できる。

［実施例２］
実施例２について説明する。実施例１と同様の部分については説明を省略する。本実施例では、１ジョブの印刷枚数が多いときに、掻き取り力を上げる方法としてトナー供給ローラ４３への印加電圧Ｖ＿Ｓを変更する。具体的には、掻き取り動作時に、トナーを供給ローラ４３から現像ローラ４２に押し付ける方向の、現像ローラ４２とトナー供給ローラ４３への印加電圧の電位差Ｖ＿ＤＩＦＦを、１ジョブあたりの印刷枚数が多いほど、小さくする。例えば、画像形成時の電位差Ｖ＿ＤＩＦＦが＋１００Ｖであるのに対し、印刷ジョブが２枚の時にＶ＿ＤＩＦＦを＋５０Ｖ、３枚の時に０Ｖにする。電位差Ｖ＿ＤＩＦＦが小さくなると、現像ローラ上のトナー量が下がり、現像ローラ４２の表面凹凸がより露出して掻き取り力が増大する。

本実施例の試験結果を表２に示す。本実施例では掻き取り時間は１．８秒で一定としている。現像ローラ表面と感光ドラムの表面の周速差は７０ｍｍ／ｓである。印刷は室温１５℃の環境で行った。

＜実施例２の詳細＞
実施例２－１は、１ジョブあたりの印刷枚数を２枚とし、掻き取り時のトナー供給ローラ４３への印加電圧を－３５０Ｖにし、毎ジョブの終了時に掻き取り動作を１．８秒間行ったものである（実施例１－３と同じ条件）。実施例２－２は、掻き取り時のトナー供給ローラへの印加電圧を－３００Ｖにしたものである。また、実施例２－３は、１ジョブ当
たりの印刷枚数が３枚、掻き取り時印加電圧－３００Ｖである。

＜比較例２の詳細＞
比較例２－１は１ジョブ当たりの印刷枚数が３枚のときに、掻き取り時のトナー供給ローラ４３への印加電圧を－３５０Ｖにしたものである。実施例２－１と比較すると、ジョブ当たり印刷枚数が増えている。

＜実施例２および比較例２の検討＞
実施例２－１と実施例２－２を比較すると、Ｖ＿Ｓ＝－３５０Ｖ（電位差Ｖ＿ＤＩＦＦ＝＋５０Ｖ）では軽微な融着画像となるが、Ｖ＿Ｓ＝－３００Ｖ（電位差Ｖ＿ＤＩＦＦ＝０Ｖ）とすると、融着画像は発生しない。このように、現像ローラ４２とトナー供給ローラ４３に形成される電位差Ｖ＿ＤＩＦＦをより小さくすることで、より掻き取り力を増すことができる。

実施例２－１と実施例２－３の比較より、掻き取り時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを－３５０Ｖから－３００Ｖに変更して掻き取り力を上げることにより、１ジョブの枚数を２枚から３枚に増やしても、軽微な融着画像状態に維持できることが分かる。

一方、実施例２－１と比較例２－１を比べると、掻き取り時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓを－３５０Ｖとしたままでは、１ジョブ当たりの印刷枚数を２枚から３枚に増加させたときに、融着による白スジ画像が悪化することが分かる。

［実施例３］
実施例３について説明する。上記各実施例と同様の部分については説明を省略する。本実施例では、１ジョブの印刷枚数が多いときに掻き取り力を上げる方法として、現像ローラ４２と感光ドラム表面の周速差を画像形成時よりも大きくし、掻き取り距離を長くする。具体的には、１ジョブあたりの印刷枚数が多いときほど、掻き取り動作時の現像ローラ４２と感光ドラム１の周速差を大きくする。

本実施例の試験結果を表３に示す。掻き取り時間は１．８秒で一定とし、掻き取り時のトナー供給ローラ４３の印加電圧Ｖ＿Ｓは－３５０Ｖで統一している。印刷は室温１５℃の環境で行った。

＜実施例３の詳細＞
実施例３－１は、１ジョブあたりの印刷枚数を２枚とし、掻き取り時の現像ローラ４２と感光ドラム１の周速差７０ｍｍ／ｓ（現像ローラが速く回転している）で回転させたときの融着白スジ結果である。画像は、実用上問題ない程度の軽微な白スジとなった。実施例３－２は、周速差を１２０ｍｍ／ｓとしたときの融着白スジ結果である。実施例３－２では、白スジは発生しなかった。実施例３－３は、周速差１２０ｍｍ／ｓとして、１ジョブ当たり印刷枚数を３枚とした時の結果である。実施例３－３では、融着は軽微なレベル
であった。

＜比較例３の詳細＞
比較例３－１は、現像ローラ４２と感光ドラム１の周速差７０ｍｍ／ｓとして、１ジョブ当たり印刷枚数を３枚とした（比較例２－１と同じ）。比較例３－１では、融着による白スジが発生した。

＜実施例３および比較例３の検討＞
実施例３－１と実施例３－２の比較より、周速差を大きくすることで、掻き取り力を増加させられることが分かる。また、実施例３－１と実施例３－３の比較や、実施例３－１と比較例３－１の比較より、１ジョブあたりの印刷枚数が増えるほど、周速差を大きくして掻き取り力を増大させる必要があることが分かる。

［実施例４］
本発明は、制御部６５が印刷環境や印刷ジョブ設定などの前提条件に応じて適切な動作条件を設定して画像形成装置の各構成要素を動作させることにより好適に実行される。そのために、印刷環境や印刷ジョブ設定などの前提条件と、印加電圧、掻き取り時間、周速差などの動作条件が対応付けられたテーブルや数式を予め用意してメモリ等に保存しておくことが好ましい。制御部６５は、ユーザの指示した印刷ジョブに基づいて印刷ジョブ設定を取得し、その印刷ジョブ設定をキーとしてメモリを参照して適切な動作条件を設定する。

さらに好ましくは、画像形成装置が環境情報取得部６９を備えていてもよい。制御部６５は、環境情報取得部６９が検知した印刷環境情報をキーとしてメモリを参照して適切な動作条件を設定する。環境情報取得部６９は、温度計を含むものであってもよい。

以上述べたように、本発明の各実施例によれば、印刷環境（温度）や印刷ジョブ設定（ジョブ当たり印刷枚数）などの前提条件（印刷条件）に応じて、現像ローラ４２とトナー供給ローラ４３それぞれに印加する電圧、掻き取り時間（当接回転時間）、感光ドラム１と現像ローラ４２の周速差、等の動作条件を設定して掻き取り動作をすることにより、現像ローラ表面に露出部Ｐが形成され、感光ドラム表面の融着物を除去できる。特にクリーナレス方式の画像形成装置においては、感光ドラム１上に残存するトナー９０を除去するためのクリーニングブレードが設けられていないため、本実施例で説明した掻き取り動作を実行することにより付着物を除去する効果が大きい。融着物が除去されるのであれば、設定される条件の組み合わせは上記各実施例に限定されず、任意に組み合わせて実施してよい。

１：感光ドラム、４２：現像ローラ、４２３：現像ローラ表層、４３：トナー供給ローラ、６５：制御部、９０：トナー、１００：画像形成装置

Claims (20)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面に静電潜像を形成するために前記像担持体の表面を露光する露光ユニットと、
   前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体の表面に現像剤を供給する回転可能な現像部材であって、前記像担持体の回転速度と異なる回転速度で回転する現像部材と、
   前記現像部材の表面に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加部と、
   前記現像剤供給部材に供給電圧を印加する供給電圧印加部と、
   前記現像電圧印加部と前記供給電圧印加部と、を制御する制御部と、を備える画像形成装置であって、
   前記制御部は、前記現像部材から前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像に前記現像剤を供給することにより、前記像担持体の表面に現像剤像が形成される画像形成動作と、前記画像形成動作以外の動作であって、前記像担持体の表面に付着した付着物を前記現像部材によって除去する掻き取り動作と、を実行可能に制御し、
   前記制御部は、前記掻き取り動作が実行される場合において、前記画像形成動作が実行される場合に比べて前記現像部材による前記像担持体の表面に付着した前記付着物の掻き取り力が強くなるように前記現像電圧印加部および前記供給電圧印加部のうち少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部が、前記現像部材による前記像担持体の表面の前記付着物の掻き取り力を強くするほど、掻き取られる前記付着物の量を増加させることができる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記掻き取り動作が実行される場合には、前記現像剤から露出している露出部が形成されるように前記現像電圧印加部および前記供給電圧印加部のうち少なくともいずれか一方を制御し、前記露出部が形成された前記現像部材を前記像担持体に摺擦させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記掻き取り動作のときには、前記画像形成動作のときと比べて前記現像剤供給部材から前記現像部材への前記現像剤の供給量が減少するように、前記現像電圧印加部および前記供給電圧印加部のうち少なくともいずれか一方を制御する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤供給部材と前記現像部材の電位差において、正規帯電している前記現像剤が前記現像剤供給部材から前記現像部材に供給される方向を正とし、前記現像剤が前記現像部材から前記現像剤供給部材に回収される方向を負としたときに、
   前記制御部は、前記掻き取り動作のときには、前記画像形成動作のときと比べて前記電位差が正の方向において小さくなるようにするか、前記電位差が０になるか、前記電位差が負の方向になるように、前記現像電圧印加部および前記供給電圧印加部のうち少なくともいずれか一方を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記供給電圧および前記現像電圧を前記現像剤の正規帯電と同じ極性とし、かつ、前記画像形成動作のときには前記現像電圧の絶対値を前記供給電圧の絶対値よりも小さくするものであり、前記掻き取り動作のときには、前記現像電圧と前記供給電圧の電位差を、前記画像形成動作のときよりも小さくする
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記供給電圧および前記現像電圧を前記現像剤の正規帯電と同じ極性とし、かつ、画像形成動作のときには前記現像電圧の絶対値を前記供給電圧の絶対値よりも小さくするものであり、
   前記制御部は、前記掻き取り動作のときには、前記現像電圧と前記供給電圧の電位差を０とする
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記供給電圧および前記現像電圧を前記現像剤の正規帯電と同じ極性とし、かつ、画像形成動作のときには前記現像電圧の絶対値を前記供給電圧の絶対値以下にするものであり、
   前記制御部は、前記掻き取り動作のときには、前記現像電圧の絶対値を前記供給電圧の絶対値よりも大きくする
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記掻き取り動作における掻き取り力を変化させることが可能である
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記掻き取り動作の時間を長くすることにより、前記掻き取り力を大きくする
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記像担持体と前記現像部材の周速差を大きくすることにより、前記掻き取り力を大きくする
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
12. 前記制御部は、前記掻き取り動作における掻き取り力を変化させることができ、
    前記制御部は、前記掻き取り動作のときに前記画像形成動作に比べて前記供給電圧と前記現像電圧の電位差を小さくする制御を行うときは、前記電位差をより小さくするか０にすることによって、前記掻き取り力をより大きくするものであり、前記掻き取り動作のときに前記電位差を負の方向にする制御を行うときは、前記負の方向における電位差をより大きくすることによって、前記掻き取り力をより大きくするものである
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
13. 前記制御部は、前記画像形成動作における１ジョブ当たりの印刷枚数が多いほど、前記掻き取り力を大きくするような制御を行う
    ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成装置の印刷環境情報を検知する環境情報取得部をさらに備え、
    前記制御部は、前記印刷環境情報に応じて前記掻き取り力を制御する
    ことを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記環境情報取得部は、前記印刷環境情報として温度を取得し、
    前記制御部は、前記温度が低いほど、前記掻き取り力を大きくする
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記像担持体上の前記現像剤を被転写体に転写する転写部材をさらに備え、
    前記転写部材によって転写されずに前記像担持体の表面に残存した現像剤を前記現像部材で回収する
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記現像剤が非磁性一成分現像剤である
    ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記現像部材は、表層に前記現像剤を搬送するための複数の凹凸が形成されており、
    前記制御部は、前記掻き取り動作を実施するときには、少なくとも前記凹凸のうち凸部が前記現像剤から露出するように制御を行う
    ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記現像部材の表層の前記凸部の十点平均粗さは、前記現像剤の体積平均粒径よりも大きい
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
20. 前記現像部材の表層の前記凸部の十点平均粗さは、８μｍから３０μｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の画像形成装置。

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