JP4926197B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電、露光、現像、転写、定着及びクリーニングの各プロセスを経て画像が形成されるようになっている。そして、現像プロセスにおいて、像担持体としての感光体ドラムに形成された静電潜像が現像剤であるトナーを使用して現像装置としての現像器によって現像され、トナー像が形成される。

ところで、プリンタを小型化し、コストを低くするために、非磁性一成分のトナーを使用する現像器が使用される。この種の現像器は、感光体ドラムに当接させられた現像ローラ、該現像ローラに圧接させられ、現像ローラ上にトナーの薄層を形成するトナー規制ブレード、前記現像ローラにトナーを供給し、現像に使用されなかった現像ローラ上のトナーを掻き取る発泡体製のトナー供給ローラ、該トナー供給ローラにトナーを供給する補助ローラ等を備える（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１５２４６号公報

しかしながら、前記従来の現像器においては、トナーをほとんど使用しない画像を連続して形成する場合、すなわち、低濃度で連続印刷を行う場合、現像ローラ上及びトナー供給ローラ上のトナーの帯電量が大きくなり、感光体ドラム上の非画像部に汚れが発生してしまうことがある。

本発明は、前記従来の現像器の問題点を解決して、像担持体上の非画像部に汚れが発生するのを防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の現像装置においては、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、回転自在に配設され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、回転自在に、かつ、自由端を前記現像剤供給部材と接触させて配設され、前記現像剤供給部材と同じ方向に回転させられ、回転に伴って現像剤を攪拌する攪拌要素を備えた攪拌部材とを有する。
そして、前記攪拌部材に、現像剤供給部材上の現像剤を吸着するための電圧が印加される。

本発明によれば、現像装置においては、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、回転自在に配設され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、回転自在に、かつ、自由端を前記現像剤供給部材と接触させて配設され、前記現像剤供給部材と同じ方向に回転させられ、回転に伴って現像剤を攪拌する攪拌要素を備えた攪拌部材とを有する。
そして、前記攪拌部材に、現像剤供給部材上の現像剤を吸着するための電圧が印加される。

この場合、攪拌要素が、回転自在に、かつ、自由端を前記現像剤供給部材と接触させて配設されるので、低濃度で連続印刷を行う場合においても、像担持体上の非画像部に汚れが発生するのを防止することができ、画像品位を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態における現像器の概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における現像器の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における環境レベル値テーブルを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における攪拌部材印加電圧テーブルを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における現像器の概念図、図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。

図に示されるように、プリンタ内にはそれぞれ４色（ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアン）の画像を形成するための画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃが配設され、該各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに沿って転写ユニット２１が配設される。各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは、各色の画像形成ユニット１５、及び該各画像形成ユニット１５の像担持体としての感光体ドラム１１と対向させて配設された露光装置としてのＬＥＤヘッド２３を備える。

前記各画像形成ユニット１５は、画像形成ユニット１５の本体、すなわち、画像形成ユニット本体、及び該画像形成ユニット本体に対して着脱自在に配設された現像剤収容部としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ１３を備え、該トナーカートリッジ１３は、内部に現像剤としての各色のトナー１４を収容する。

前記画像形成ユニット本体は、ドラム状に形成され、表面に有機感光体を備え、前記ＬＥＤヘッド２３による露光によって形成された潜像である静電潜像を担持する前記感光体ドラム１１を備えるとともに、該感光体ドラム１１と当接させて配設され、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ１２、前記静電潜像を現像して、現像剤像としてのトナー像を形成する現像装置としての現像器、及び第１のクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９を備える。

前記現像器は、感光体ドラム１１と当接させて配設され、前記トナー１４を担持し、感光体ドラム１１に付着させる現像剤担持体としての現像ローラ１６、画像形成ユニット本体に取り付けられ、先端を前記現像ローラ１６と当接させて配設され、該現像ローラ１６上の現像剤層としてのトナー層の厚さを規制する現像剤規制部材としての現像ブレード１７、現像ローラ１６の回転方向における現像ブレード１７より上流側において、現像ローラ１６と圧接させて配設され、トナーカートリッジ１３から供給されたトナー１４を帯電させ、現像ローラ１６に供給する現像剤供給部材としての現像剤供給ローラであるトナー供給ローラ１８、トナー１４を攪拌するための攪拌部材４０、該攪拌部材４０と対向する位置に配設された電極板４１等を備える。

本実施の形態においては、画像形成用の駆動部としての図示されない駆動モータが駆動され、図示されないギヤによって回転が伝達されて、感光体ドラム１１が一定の周速度で矢印方向に回転させられ、それに伴って、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、攪拌部材４０における攪拌要素としてのフィルム４０ｂ等が矢印方向に回転させられる。

前記現像ローラ１６は、直径１２〔ｍｍ〕の金属製のシャフト１６ａの外周に、肉厚が４〔ｍｍ〕、ゴム硬度が７０〔°〕（アスカーＣ）の半導電性を有するウレタンゴムから成る弾性層１６ｂを被覆することによって形成され、該弾性層１６ｂの表面には摩擦係数、粗さ及び帯電特性を調整するための処理が施される。

また、トナー供給ローラ１８は、直径６〔ｍｍ〕の金属製のシャフト１８ａの外周に、肉厚が５〔ｍｍ〕、ゴム硬度が５０〔°〕（アスカーＦ）のウレタンゴム発泡体から成る発泡体層１８ｂを被覆することによって形成される。

そして、前記現像ブレード１７は、厚さが約０．０８〔ｍｍ〕の弾性を有する金属、本実施の形態においては、ＳＵＳ３０４をＬ字型に加工することによって形成される。

また、前記攪拌部材４０は、前記トナー供給ローラ１８の上部に、回転軸となる直径２〔ｍｍ〕の金属製のシャフト４０ａ、及び前記フィルム４０ｂを備える。該フィルム４０ｂは、導電性を有し、所定の厚さ、本実施の形態においては、約０．０５〔ｍｍ〕の厚さのポリイミドフィルムから成り、一端がシャフト４０ａに取り付けられ、シャフト４０ａを中心にして、自由端である他端を前記トナー供給ローラ１８と接触させて回転自在に配設される。つまり、シャフト４０ａの回転に伴い、フィルム４０ｂの自由端は、トナー供給ローラ１８と接離を繰り返す。なお、本実施の形態においては、シャフト４０ａとトナー供給ローラ１８との距離を５〔ｍｍ〕とし、フィルム４０ｂの長さを、前記距離より長い７〔ｍｍ〕とした。その結果、フィルム４０ｂにおける所定の長さの部分、本実施の形態においては、約２〔ｍｍ〕の長さの部分がトナー供給ローラ１８と接触させられる。

前記各画像形成ユニット１５においては、感光体ドラム１１の表面が、帯電ローラ１２によって一様に帯電させられ、ＬＥＤヘッド２３によって露光されて静電潜像が形成され、該静電潜像に、現像ローラ１６上で薄層化されたトナー１４が付着させられて各色のトナー像が形成される。

そして、前記転写ユニット２１は、第１のローラとしての駆動ローラ２５ａ、第２のローラとしてのアイドルローラ２５ｂ、前記駆動ローラ２５ａ及びアイドルローラ２５ｂによって走行自在に張設され、前記各感光体ドラム１１と接触させて配設されたベルト部材としての転写ベルト２４、該転写ベルト２４を介して各感光体ドラム１１と対向させて配設された転写ローラ２２等を備える。

該各転写ローラ２２は、転写ベルト２４の走行に伴って搬送される媒体としての用紙Ｐに各色のトナー像を順次重ねて転写し、カラーのトナー像を形成する。そして、転写後に前記感光体ドラム１１上に残留したトナー１４は、クリーニングブレード１９によって掻き取られ、除去される。

なお、前記転写ベルト２４の下半部（駆動ローラ２５ａ及びアイドルローラ２５ｂの下方部分。）には、走行方向における下流側、すなわち、アイドルローラ２５ｂの近傍に、第２のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６が配設され、該クリーニングブレード２６によって転写ベルト２４に付着したトナー１４が掻き取られ、除去される。

また、前記転写ユニット２１の下方に、用紙Ｐを収容する媒体収容部としての給紙カセット３１が配設される。なお、３２は該給紙カセット３１の前端に配設されたホッピングローラであり、該ホッピングローラ３２によって、前記給紙カセット３１から用紙Ｐが一枚ずつ繰り出され、搬送ローラ３３、３４を介して画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに送られる。

用紙Ｐの搬送方向における画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃより下流側には、定着装置としての定着器３５が配設される。該定着器３５は、第１のローラとしての定着ローラＲ１及び第２のローラとしての加圧ローラＲ２を備え、画像形成部Ｃから排出された用紙Ｐ上のカラーのトナー像を用紙Ｐに定着させ、カラーの画像を形成する。

そして、３６はカラーの画像が形成された用紙Ｐをプリンタの本体、すなわち、装置本体外に排出する排出ローラである。

次に、トナー１４について説明する。

本実施の形態において、トナー１４は、結着樹脂としてポリエステルを、着色剤としてカーボンブラック、銅フタロシアニン顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５）、キナクリドン系顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１２２）、アントラキシノン系顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１８５）等を用いた負帯電性の粉砕トナーである。前記トナー１４の体積平均粒子径は、５．８〔μｍ〕にされ、流動性を高くするため、また、帯電性を調整するために着色剤ごとに異なる添加剤がそれぞれ外添される。

そして、該添加剤としては、該シリカのほかに、例えば、酸化チタン、アルミナ等が使用され、本実施の形態においては、シリコーンオイル処理、ジシラザン処理等が施されたシリカが使用される。シリカの一次粒子径は、７〔ｎｍ〕、１２〔ｎｍ〕、１４〔ｎｍ〕、２１〔ｎｍ〕、４０〔ｎｍ〕等にされ、各一次粒子径のシリカが所定の割合で組み合わされ、ターブラミキサー、ヘンシェルミキサー等によってトナー１４と混合され、外添される。

次に、前記構成のプリンタの制御装置について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。

図において、５０はプリンタの全体の制御を行う制御部、５１は帯電用電源、５２は現像用電源、５３は転写用電源、５４は供給用電源、５５は攪拌用電源であり、それぞれ、制御部５０からの指示を受けて、帯電用電源５１は帯電ローラ１２に、現像用電源５２は現像ローラ１６に、転写用電源５３は転写ローラ２２に、供給用電源５４はトナー供給ローラ１８に、攪拌用電源５５は攪拌部材４０に電圧を印加する。

また、５６は各ＬＥＤヘッド２３に各色の画像信号を送り、前記各ＬＥＤヘッド２３を駆動する印刷制御部、５７は定着器３５の定着ローラＲ１に配設された図示されない加熱体を加熱する定着用電源、５８は駆動モータ５９を駆動することによって、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、駆動ローラ２５ａ、フィルム４０ｂ及び定着ローラＲ１を図１及び２に示される矢印方向に回転させるためのモータ用制御部である。

次に、前記制御装置の動作について説明する。

まず、上位装置としてのホストコンピュータ６０から印字命令を受信すると、帯電プロセスにおいて、制御部５０は、モータ用制御部５８に指示を送って駆動モータ５９を駆動し、各感光体ドラム１１を一定の周速度で回転させ、それに伴って回転させられた帯電ローラ１２に帯電用電源５１によって電圧を、本実施の形態においては、−１１５０〔Ｖ〕の直流の電圧を印加し、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる。

次に、露光プロセスにおいて、前記制御部５０は、印刷制御部５６に指示を送ってＬＥＤヘッド２３を画像信号に従って駆動し、画像信号に対応した光を感光体ドラム１１の表面に照射することによって感光体ドラム１１の表面を露光し、静電潜像を形成する。

続いて、現像プロセスにおいて、画像形成ユニット１５内に収容されたトナー１４は、供給用電源５４によって電圧が、本実施の形態においては、−３３０〔Ｖ〕の直流の電圧が印加されたトナー供給ローラ１８の回転に伴って、現像ローラ１６に供給される。なお、トナー供給ローラ１８は、現像ローラ１６と同じ方向に回転させられ、現像ローラ１６の周速度に対するトナー供給ローラ１８の周速度の比を表す周速比は０．６にされる。

そして、現像ローラ１６は、回転に伴ってトナー１４を吸着して搬送し、図示されない電源によって−３３０〔Ｖ〕の直流の電圧が印加された現像ブレード１７により、現像ローラ１６上にトナー１４の薄層が形成される。なお、本実施の形態において、現像ブレード１７と現像ローラ１６との接触圧力は約０．８〔Ｎ／ｃｍ〕に設定される。

次に、現像ブレード１７を通過したトナー１４は更に現像ローラ１６の回転に伴って搬送され、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。

ところで、本実施の形態においては、現像器によって反転現像が行われ、感光体ドラム１１の導電性支持体と現像ローラ１６との間には、現像用電源５２によって電圧が、本実施の形態においては、−２００〔Ｖ〕の直流の電圧（バイアス電圧）が印加される。

このとき、感光体ドラム１１と現像ローラ１６との間には、感光体ドラム１１に形成された静電潜像に応じて電気力線が発生する。したがって、現像ローラ１６上の帯電させられたトナー１４は、静電気力によって感光体ドラム１１上の画像部に付着し、トナー像を形成する。また、感光体ドラム１１上の非画像部に対応する現像ローラ１６上のトナー１４は、感光体ドラム１１に付着せずに現像ローラ１６上に残留し、現像ローラ１６の回転によって再び現像器内に戻り、トナー供給ローラ１８との摩擦によって現像ローラ１６から掻き取られ、除去される。

次に、従来のプリンタにおいて非画像部に汚れが発生するメカニズムについて説明する。

従来のプリンタにおいて、低濃度で連続印刷を行った場合、現像ローラ１６上のトナー１４は、ほとんど使用されずに現像器内に戻り、トナー供給ローラ１８との摩擦によって掻き取られ、除去される。このとき、掻き取られたトナー１４は、既に、現像ローラ１６上において、トナー供給ローラ１８及び現像ブレード１７との各接触部を通過する際に摩擦帯電させられているが、トナー供給ローラ１８の回転に伴い、再び現像ローラ１６に供給されると、現像ローラ１６上において、トナー供給ローラ１８及び現像ブレード１７との各接触部を通過する際に更に摩擦帯電させられる。

このように、低濃度で連続印刷が行われると、使用されずに繰り返し摩擦帯電させられ、極めて大きい負の帯電量を有するトナー１４が存在するようになり、トナー層の電位の絶対値が大きくなる。その結果、感光体ドラム１１上の非画像部の表面電位と、現像ローラ１６に印加される電圧にトナー層の電位を加えたものとの差が小さくなり、感光体ドラム１１上の非画像部にトナー１４が付着し、汚れを発生させる。

そこで、本実施の形態においては、トナー供給ローラ１８の上方にトナー１４を攪拌するための攪拌部材４０が配設され、フィルム４０ｂが図１に示される矢印方向（現像ローラ１６及びトナー供給ローラ１８と同じ方向）に回転させられる。この場合、現像ローラ１６の回転速度に対するフィルム４０ｂの回転速度の速度比は０．３にされる。

そして、前記制御部５０の図示されない電圧印加処理手段は、電圧印加処理を行い、トナー供給ローラ１８及びフィルム４０ｂの回転するタイミングに合わせて、トナー供給ローラ１８の電圧に対して、負の方向においてトナー供給ローラ１８に印加される電圧より絶対値で低い電圧、本実施の形態においては、−１００〔Ｖ〕の直流の電圧を、攪拌用電源５５によって、攪拌部材４０に印加する。

攪拌部材４０においては、回転に伴ってフィルム４０ｂがトナー供給ローラ１８の表面に接触するが、接触部においては、トナー供給ローラ１８に印加された電圧（本実施の形態においては、−３３０〔Ｖ〕）と攪拌部材４０に印加された電圧（本実施の形態においては、−１００〔Ｖ〕）との差によって電界が発生し、該電界による静電気力によって、トナー供給ローラ１８に付着している負の極性に帯電させられたトナー１４が、フィルム４０ｂに吸着される。

そして、攪拌部材４０が更に回転すると、フィルム４０ｂは、トナー供給ローラ１８から離れて電極板４１と対向する位置に移動させられる。本実施の形態において、前記電極板４１は、平板状の形状を有し、トナー１４を攪拌する位置において、攪拌部材４０と対向させて、かつ、トナー供給ローラ１８を挟んで、現像ローラ１６と反対側に配設され、接地させられる。したがって、攪拌部材４０に印加された電圧と、電極板４１の電位との差によって、負の極性に帯電させられたトナー１４は、フィルム４０ｂから剥離させられる。なお、前記攪拌部材４０の回転に伴ってフィルム４０ｂが電極板４１と対向する位置に到達したときに、フィルム４０ｂを電極板４１と接触させることができる。

前述された動作が繰り返されることによって、トナー供給ローラ１８上の負の極性に帯電させられたトナー１４は、トナー供給ローラ１８から剥離され、現像器内で攪拌される。

次に、転写プロセスにおいて、駆動ローラ２５ａの回転に伴って転写ベルト２４が走行させられると、給紙カセット３１から繰り出された用紙Ｐが転写ベルト２４によって各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃと転写ユニット２１との間の転写部に送られる。各転写部においては、前記感光体ドラム１１と対向させて配設された転写ローラ２２に、転写用電源５３によって電圧が印加され、感光体ドラム１１上のトナー像が用紙Ｐに順次転写され、カラーのトナー像が形成される。

その後、用紙Ｐは転写ベルト２４によって更に定着器３５に送られ、該定着器３５において、カラーのトナー像が加熱され、加圧されて用紙Ｐに定着させられ、カラーの画像が形成される。そして、排出ローラ３６によって用紙Ｐは装置本体外に排出される。

また、転写後の感光体ドラム１１上にはわずかなトナー１４が残留することがあるが、残留したトナー１４は、クリーニングブレード１９によって掻き取られ、除去される。このようにして、感光体ドラム１１は繰り返し使用される。

次に、本実施の形態における効果を確認するために、印刷濃度を変えて連続印刷を行い、汚れの発生状況を従来のプリンタと比較した。なお、本発明の説明において、印刷濃度と印刷密度とは同義である。

この場合、印刷濃度を、０〔％〕デューティにした白紙印刷、１〔％〕デューティにした文字印刷、１０〔％〕デューティにした画像印刷とし、Ａ４判の用紙Ｐを使用して各印刷濃度ごとに所定の枚数の連続印刷を行い、各連続印刷の後に白紙印刷を行い、感光体ドラムの非画像部に汚れが発生しているかどうかを判断した。実験結果を表１に示す。わずかでも非画像部に汚れが発生している場合を×とし、非画像部に汚れが発生していない場合を○とした。また、連続印刷の枚数は０〔枚〕、２５００〔枚〕、５０００〔枚〕、７５００〔枚〕、１００００〔枚〕、１２５００〔枚〕及び１５０００〔枚〕とした。

表１から分かるように、従来のプリンタにおいては、印刷濃度が低い場合、連続印刷の枚数が多くなると、非画像部に汚れが発生するが、本実施の形態におけるプリンタ（本発明）においては、０〔％〕デューティの白紙印刷を１５０００〔枚〕行っても非画像部に汚れは発生していない。

このように、本実施の形態においては、現像器内において、フィルム４０ｂがトナー供給ローラ１８に接触させて回転させられ、攪拌部材４０に電圧が印加されるので、低濃度で連続印刷を行った場合においても、感光体ドラム１１上の非画像部に汚れが発生するのを防止することができ、画像品位を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、前記攪拌用電源５５によって攪拌部材４０に電圧が印加されるようになっているが、攪拌要素として、摩擦によって所定の静電気が発生し、帯電させることができるフィルムを使用する場合は、攪拌用電源５５によって電圧を印加することなく、同じ効果を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図４は本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。

この場合、プリンタ内の環境条件としての温度及び湿度を検出する環境条件検出部としての環境センサ６１、及び記憶部６２が制御部５０に接続され、前記記憶部６２に環境レベル値テーブル及び攪拌部材印加電圧値テーブルが配設され、前記環境レベル値テーブルにプリンタ内の温度及び湿度と、温度及び湿度のレベル、すなわち、環境レベル値とが、前記攪拌部材印加電圧テーブルに、前記環境レベル値と攪拌部材４０に印加される電圧とが対応させて記録される。

前記制御部５０の図示されない環境条件判断処理手段は、環境条件判断処理を行い、環境センサ６１の出力を読み込み、環境レベル値テーブルを参照し、プリンタ内の温度及び湿度に対応する環境レベル値を算出する。続いて、制御部５０の図示されない印加電圧判断処理手段は、印加電圧判断処理を行い、攪拌部材印加電圧テーブルを参照し、環境レベル値に対応する電圧を読み込み、前記電圧印加処理手段は、所定のタイミングで攪拌用電源５５によって攪拌部材４０に、環境条件に対応する電圧を印加する。

ここで、画像形成を行う際にプリンタ内の温度及び湿度が画質に与える影響について説明する。

前述されたように、現像装置としての現像器内において、現像剤としてのトナー１４は主に摩擦帯電によって帯電させられる。一般に、摩擦帯電は低温低湿の環境条件下で起こりやすく、高温高湿の環境条件下では起こりにくい。すなわち、低温低湿の環境条件下においては、トナー１４の帯電量が大きくなりやすいので、像担持体としての感光体ドラム１１上の非画像部に汚れが発生しやすくなる。ところが、高温高湿の環境条件下においては、例えば、高濃度で連続印刷を行った場合等に、トナー１４を十分に帯電させることができず、その結果、帯電させられたトナー１４の不足によって、現像剤供給部材としての現像剤供給ローラであるトナー供給ローラ１８から、現像剤担持体としての現像ローラ１６へのトナー１４の供給が不十分になり、かすれ印字が発生する。

したがって、第１の実施の形態においては、トナー供給ローラ１８に付着している負の極性に帯電したトナー１４を攪拌部材４０によって常に剥離して現像器内で攪拌を行うようになっているが、高温高湿の環境条件下においては、感光体ドラム１１及び媒体としての用紙Ｐの画像部にかすれ印字が発生してしまうことがある。

そこで、本実施の形態において、感光体ドラム１１上の非画像部に汚れが発生しやすい低温低湿の環境条件下においては、前記第１の実施の形態と同様に、攪拌部材４０にトナー供給ローラ１８からトナー１４を剥離するような電圧を印加して非画像部における汚れの発生を防止し、一方、かすれ印字が発生しやすい高温高湿の環境条件下においては、攪拌部材４０にトナー供給ローラ１８と同じ電圧を印加することによって、トナー供給ローラ１８からトナー１４を剥離せずに、攪拌部材４０による攪拌だけを行う。

次に、前記構成の現像器の動作について説明する。

図５は本発明の第２の実施の形態における現像器の動作を示すフローチャート、図６は本発明の第２の実施の形態における環境レベル値テーブルを示す図、図７は本発明の第２の実施の形態における攪拌部材印加電圧テーブルを示す図である。

この場合、制御部５０は、上位装置としてのホストコンピュータ６０から印字命令を受信すると、攪拌部材４０に印加する電圧を決定する工程を開始する。

そのために、前記環境条件判断処理手段は、まず、環境センサ６１の出力を読み込み、図６に示される環境レベル値テーブルを参照し、プリンタ内の温度及び湿度に対応する環境レベル値を算出する。図６において、線Ｌ１は環境レベル値が１である領域と、環境レベル値が２である領域との境界を表し、例えば、温度が１０〔℃〕であり、湿度が１０〔％〕である場合、環境レベル値は１となる。

続いて、前記印加電圧判断処理手段は、図７に示される攪拌部材印加電圧テーブルを参照し、環境レベル値に対応する電圧を読み込み、攪拌部材４０に印加する電圧として決定する。例えば、環境レベル値が１である場合、攪拌部材４０に印加される電圧は−１００〔Ｖ〕になる。

このように、本実施の形態においては、プリンタ内の温度及び湿度に基づいて算出された電圧が攪拌部材４０に印加され、低温低湿の環境条件下において、トナー供給ローラ１８から負の極性に帯電させられたトナー１４が剥離されるので、感光体ドラム１１上の非画像部に汚れが発生するのを防止することができる。

また、高温高湿の環境条件下において、攪拌部材４０にトナー供給ローラ１８と同じ電圧が印加されるので、トナー供給ローラ１８から現像ローラ１６へのトナー１４の供給能力を高くすることができるとともに、トナー供給ローラ１８から負の極性に帯電させられたトナー１４が剥離されない。したがって、画像部にかすれが発生するのを防止することができる。

次に、印刷濃度及び環境条件を変えて連続印刷を行ったときの、汚れ及びかすれの発生状況を第１の実施の形態と比較した。

この場合、印刷濃度を、０〔％〕デューティにした白紙印刷、１〔％〕デューティにした文字印刷、１０〔％〕デューティにした画像印刷とし、Ａ４判の用紙Ｐを使用して各印刷濃度ごとに所定の枚数の連続印刷を行い、各連続印刷の後に白紙印刷を行い、感光体ドラム１１の非画像部に汚れが発生しているかどうかを判断した。そして、わずかでも非画像部に汚れが発生している場合を×とし、非画像部に汚れが発生していない場合を○とした。また、連続印刷の枚数は０〔枚〕、２５００〔枚〕、５０００〔枚〕、７５００〔枚〕、１００００〔枚〕、１２５００〔枚〕及び１５０００〔枚〕とし、環境条件は温度が２０〔℃〕、湿度が１０〔％〕の低温低湿の環境条件、及び温度が４０〔℃〕、湿度が８０〔％〕の高温高湿の環境条件とした。

さらに、各連続印刷の後、１００〔％〕デューティにした画像印刷を３０〔枚〕連続して行い、画像部にかすれが発生しているかどうかを判断した。そして、かすれが発生している場合は×とし、かすれは発生していないが用紙Ｐ上の画像の下部において濃度が低下している場合は△とし、かすれが発生していない良好な画像である場合は○とした。

なお、前記用紙Ｐ上の画像の下部は、画像の上端から、現像ローラ１６の周長にトナー供給ローラ１８の周長を加えた距離だけ離れた位置より下方の部分をいう。この部分より上方においては、現像ローラ１６及びトナー供給ローラ１８の各１周目の回転に伴って、感光体ドラム１１に付着したトナー１４によって画像が形成されるので、濃度が低下しにくいが、前記部分より下方においては、現像ローラ１６及びトナー供給ローラ１８の各２周目以降の回転に伴って、感光体ドラム１１に付着したトナー１４によって画像が形成されるので、濃度が低下しやすい。

非画像部における汚れの発生状況を表２に示す。

表２に示されるように、第１の実施の形態及び本実施の形態のいずれのプリンタにおいても非画像部に汚れは発生していない。

次に、画像部におけるかすれの発生状況を表３に示す。

表３に示されるように、第１の実施の形態においては、温度が４０〔℃〕、湿度が８０〔％〕の高温高湿の環境条件下において、０〔％〕デューティ又は１〔％〕デューティの低濃度で１２５００〔枚〕以上の連続印刷を行った後に、１００〔％〕デューティの高濃度の印刷を行うと、用紙Ｐ上の画像の下部で濃度の低下及びかすれが発生する。これは、トナー１４を消費しない低濃度の連続印刷を行うことによって、トナー１４が物理的ストレスを受けて劣化し、帯電特性が悪化した上に、摩擦帯電が行われにくい高温高湿の環境条件下において、トナー供給ローラ１８に付着している負の極性に帯電させられたトナー１４を攪拌部材４０によって剥離していることが原因と考えられる。

本実施の形態においては、同様の条件下においても、環境条件に応じた電圧が攪拌部材４０に印加されるので、画像部にかすれが発生しやすい環境条件下においてはトナー供給ローラ１８から帯電させられたトナー１４を剥離することなく、攪拌部材４０によって攪拌されたトナー１４がトナー供給ローラ１８に供給されるので、画像部にかすれが発生するのを防止することができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 温度及び湿度を検出する。
ステップＳ２ 環境レベル値を算出する。
ステップＳ３ 攪拌部材印加電圧を決定し、処理を終了する。

前記各実施の形態においては、画像形成装置として電子写真方式のカラーのプリンタについて説明しているが、本発明を、モノクロのプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することもできる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

１１ 感光体ドラム
１４ トナー
１６ 現像ローラ
１８ トナー供給ローラ
４０ 攪拌部材
４０ｂ フィルム

Claims (13)

1. （ａ）像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
   （ｂ）回転自在に配設され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   （ｃ）回転自在に、かつ、自由端を前記現像剤供給部材と接触させて配設され、前記現像剤供給部材と同じ方向に回転させられ、回転に伴って現像剤を攪拌する攪拌要素を備えた攪拌部材とを有するとともに、
   （ｄ）前記攪拌部材に、前記現像剤供給部材上の現像剤を吸着するための電圧が印加されることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体の回転速度に対する前記攪拌部材の回転速度の速度比は０．３にされる請求項１に記載の現像装置。
3. 前記攪拌要素はフィルムから成る請求項１に記載の現像装置。
4. 前記攪拌部材と対向させて、前記現像剤を攪拌する攪拌位置に、前記攪拌要素から現像剤を剥離させるための電極板が配設される請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記電極板は平板状の形状を有する請求項４に記載の現像装置。
6. 前記電極板は接地させられる請求項４に記載の現像装置。
7. 前記電極板は、現像剤供給部材を挟んで、現像剤担持体と反対側に配設される請求項４に記載の現像装置。
8. 前記攪拌部材は、回転に伴って前記電極板と接触させられる請求項４に記載の現像装置。
9. 前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
10. 前記攪拌部材に電圧を印加する電圧印加処理手段を有する請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記電圧印加処理手段は、前記現像剤供給部材に印加される電圧より低い電圧を前記攪拌部材に印加する請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記電圧印加処理手段は、負の極性の電圧を前記攪拌部材に印加する請求項１０に記載の画像形成装置。
13. （ａ）画像形成装置内の環境条件を検出する環境条件検出部を有するとともに、
    （ｂ）前記電圧印加処理手段は、検出された環境条件に対応する電圧を前記攪拌部材に印加する請求項９に記載の画像形成装置。

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