JP6853946B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機における画像形成装置に関する。

現像装置においては、現像剤担持体の表面の現像剤層の厚みを一定以下に規制する規制部材が設けられる。この規制部材と現像剤担持体のニップ部には、トナー等の現像剤が滞留し、滞留した現像剤がニップ部において加熱あるいは加圧され、規制部材等に固着する場合がある。そして、固着したトナーにより、現像剤担持体の表面に形成される現像剤層の厚さは不均一になり、白スジ等の異常画像の形成につながるという課題がある。特に、近年では省エネルギー化などの観点から、低融点のトナーを使用した現像剤が用いられており、ニップ部においてトナーが融解して固着しやすくなっており、上記の課題が顕著になっている。

このような課題に対して、特許文献１（特開平６−２４２６７３号公報）の発明では、画像形成時に現像ローラと層厚規制用ブレードの間に交番電界を発生させることにより、両部材のニップ部を通過する現像剤を現像ローラとブレードの間で振動させて現像剤の滞留を防止し、現像剤のブレード等への固着を防止している。

特許文献１の発明では、規制部材や現像剤担持体に対する現像剤の固着の防止に一定の効果はあるものの、画像形成時に規制部材と現像剤担持体の間に交番電界を発生させることにより、現像剤担持体に形成される層厚が不均一となり、記録媒体に形成される画像の濃度ムラや画像の揺れ等につながるという別の課題を生じてしまう。このため、現像剤担持体と規制部材のニップ部における現像剤の固着に対して、異なる対策が求められる。

この様な事情から、本発明では、現像剤担持体と規制部材との間での現像剤の固着を防止することのできる現像装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明は、現像剤をその表面に担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向して設けられ、前記現像剤担持体の表面に形成された現像剤層の厚さを一定以下に規制する規制部材とを有する現像装置において、前記規制部材に電圧を印加する印加機構を有し、前記印加機構は、画像形成装置の非画像形成時に、前記現像剤担持体の回転動作を停止した状態で、前記規制部材と前記現像剤担持体の少なくとも一方に電圧を印加し、前記規制部材と前記現像剤担持体との間に交番電界を形成し、前記交番電界の形成後、前記印加機構が前記規制部材と前記現像剤担持体に電圧を印加しない状態で、前記現像剤担持体が、画像形成動作時と逆方向への回転動作である逆転動作を行うことを特徴とする。

本発明では、非画像形成時に、規制部材と現像剤担持体との間に交番電界を形成する。これにより、画像形成動作に影響を与えることなく、規制部材と現像剤担持体のニップ部に存在する現像剤に、規制部材と現像剤担持体の間を往復運動する力を発生させ、ニップ部に現像剤が長期間滞留することを防止し、規制部材と現像剤担持体との間に現像剤が固着することを防止できる。

画像形成装置の概略構成図である。 現像装置及びその周辺の断面図である。 規制部材の先端部を示す拡大図である。 画像形成時とクリーニングモード時の動作状態を示すタイミングチャートである。 実施例および比較例の出力枚数に対する電圧印加時間を示した図である。 クリーニングモード実施後の感光体ドラムと現像ローラの回転動作について示すタイミングチャートである。 画像形成前のクリーニングモードの変形例について示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。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。

図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが画像形成装置１に対して着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である、潜像担持体としての感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラ１３を有する現像装置１２等を備えている。感光体ドラム１０は、例えば直径３０ｍｍで、線速１４０ｍｍ／ｓで回転する。

プロセスユニット９の上方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光Ｌを発するように構成されている。

画像形成部２の直下には転写部４が配置されている。転写部４は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト１６、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７等で構成されている。各一次転写ローラ１７はそれぞれの位置で中間転写ベルト１６の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１６の押圧された部分と各感光体ドラム１０とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト１６の駆動ローラ１４と、中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ１４に対向した位置には二次転写ローラ１８が配設されている。二次転写ローラ１８は中間転写ベルト１６の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１８と中間転写ベルト１６とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

定着部７は、加熱源によって加熱される定着ローラ２２、その定着ローラ２２を加圧可能な加圧ローラ２３等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。

定着部７から排紙部８へ至る途中には、用紙Ｐを反転した状態で搬送路６へ戻し、用紙Ｐの両面に画像を形成するための反転搬送路６ａが設けられる。そして、用紙Ｐの搬送方向を変更するための分岐爪２６や、反転搬送路６ａ上には両面ローラ対２７等が設けられる。

画像形成部２、露光部３、転写部４等は、用紙Ｐに画像を形成するための画像形成手段である。

画像形成装置１の右端部は、回動軸３０ａを中心に回動することで筐体本体に対して開閉可能な反転ユニット３０になっている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラ１３によって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、駆動ローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と駆動ローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着部７へと搬送され、定着ローラ２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ローラ２２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像が形成される場合には、排紙ローラ２４が用紙Ｐを挟持した状態で、排紙ローラ２４が排紙方向と逆方向へ回転して用紙Ｐが逆方向へ搬送されると共に、ソレノイド等の駆動手段によって分岐爪２６が回転して定着部７の下流側の搬送路６が塞がれ、用紙Ｐが反転搬送路６ａへと送り出される。

そして、用紙Ｐは、反転搬送路６ａ上の両面ローラ対２７等によって反転搬送路６ａ上を運ばれ、用紙Ｐの表裏が反転した状態で再び搬送路６に戻される。その後、おもて面と同様に、裏面へ画像が形成され、画像が定着された後、排紙トレイ２５へ排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット９を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、本実施形態の現像装置１２およびその周辺の構成について図２を用いて説明する。

現像装置１２は、現像剤担持体としての現像ローラ１３と、現像容器３１と、現像容器３１内に蓄えられたトナーを撹拌するアジテータ３２や撹拌パドル３３、現像ローラ１３の表面にトナーを供給する供給ローラ３４、現像ローラ１３に当接し、その層厚を一定以下に規制する規制部材３５等を有する。現像容器３１に蓄えられたトナーは、一例として、平均粒径が６．５μｍのポリエステル系重合トナーを用いた一成分現像剤である。

現像ローラ１３は、厚さ４ｍｍ、ゴム硬度５０度（ＪＩＳＡ）の導電性のウレタンゴム層を有し、その直径が１６ｍｍの長さで形成される。規制部材３５はその厚さが０．１ｍｍ、先端部の曲げ角度αが１５度（図３参照）に設定され、例えばステンレス部材によって形成される。供給ローラ３４は、金属製の芯金と、その表面に被覆された厚み１００〜５００μｍの導電性発泡ウレタンからなるローラ部とによって形成され、その直径が１３ｍｍである。以上の各部材の構成および寸法などは一例であり、適宜その変更が可能である。

現像容器３１に蓄えられるトナーは、アジテータ３２や撹拌パドル３３の回転によって現像容器３１内で撹拌されながら、自重によって供給ローラ３４の側へ移動する。

画像形成動作時には、供給ローラ３４、現像ローラ１３、そして感光体ドラム１０がそれぞれ図２の矢印方向へ回転する。供給ローラ３４は、回転動作に伴って、その表面のローラ部で付近のトナーを捕捉する。供給ローラ３４は、線速２００ｍｍ／ｓで回転する。

現像ローラ１３と供給ローラ３４は、それぞれカウンタ方向に回転しながら当接し、この際、供給ローラ３４に捕捉されたトナーが、現像ローラ１３の表面に供給される。

現像ローラ１３が規制部材３５に当接することにより、現像ローラ１３の表面に形成されたトナー層がその厚みを一定以下に規制されると共に、規制部材３５からトナーに電荷が付与される。そして、現像ローラ１３と感光体ドラム１０の当接位置において、現像ローラ１３から感光体ドラム１０にトナーが供給され、感光体ドラム１０表面に形成された静電潜像が可視像化される。

本実施形態では、供給ローラ３４と現像ローラ１３、および感光体ドラム１０のそれぞれに電圧を印加する印加機構が設けられ、それぞれの部材に電圧を印加して部材間に電位差を設けることにより、トナーを移動させたい方向へ誘導し、それぞれの部材間でのトナーの移動が円滑に行われるようにする。本実施形態では、供給ローラ３４の印加バイアス電圧が−２００Ｖ、現像ローラ１３の印加バイアス電圧が−１５０〜−１００Ｖ、感光体ドラム１０の静電潜像の電位が−３０〜−５０Ｖに設定される。負極性に帯電したトナーは、供給ローラ３４から現像ローラ１３へ、そして、現像ローラ１３から感光体ドラム１０の静電潜像部分へ移動する。

規制部材３５には、現像ローラ１３に印加された電圧よりも１００Ｖ低い電圧が印加され、具体的には−２５０〜−２００Ｖの電圧が印加される。これにより、負極性に帯電したトナーが規制部材３５から現像ローラ１３の側へ移動する向きの電界が形成される。

本実施形態の様に、現像ローラ１３のトナー層厚を一定以下に規制する規制部材３５を設けた構成では、現像ローラ１３と規制部材３５の間（以下、規制ニップとも呼ぶ）にトナー等が長時間滞留して固着し、白スジ等の異常画像の形成につながる場合がある。

本実施形態では、トナー等の固着を防止するために、非画像形成時に、規制ニップに滞留するトナー等を取り除くためのクリーニングモードが実施される。以下、本実施形態のクリーニングモードについて図４のタイミングチャートを用いて説明する。図４の例では、２枚の用紙Ｐに画像を形成し、画像形成動作開始前と画像形成動作終了後にクリーニングモードを実施した場合について示している。

まず、作業者が画像形成装置１を操作する等により、印刷（画像形成）開始の信号が発信されると、本実施形態のクリーニングモードが実行される。クリーニングモードでは、印加機構により規制部材３５に直流電圧および交流電圧が印加され、現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界が形成される。直流電圧として−１５０Ｖの電圧が、交流電圧としてピーク間電圧１０００Ｖ、周波数５００Ｈｚの正弦波の電圧がそれぞれ印加され、現像ローラ１３と規制部材３５の電位差が５０〜２５０Ｖになる。現像ローラ１３と規制部材３５の電位差が大きくなり過ぎないように設定することで、規制ニップにおける放電現象の発生を防止できる。

そして、所定の時間クリーニングモードを実行すると、規制部材３５への交流電圧の印加を停止してクリーニングモードを終了し、画像形成動作へ移行する。

そして、感光体ドラム１０および現像ローラ１３が回転動作を開始し、現像ローラ１３に直流電圧が印加される。この際、感光体ドラム１０も帯電ローラ１１により帯電動作が行われる。

現像ローラ１３や感光体ドラム１０等の各部材が回転動作を開始し、電圧が印加されると、前述した様にそれぞれの部材の電位差によってトナーの供給が行われ、現像装置１２に蓄えられたトナーが感光体ドラム１０に供給され、感光体ドラム１０表面の静電潜像が可視像化される。図示例では、２枚の用紙Ｐに画像を形成しており、１枚目の用紙Ｐに画像を形成後、２枚目の用紙Ｐに画像形成を開始するまでの間に、わずかな非画像形成時間が存在する。

規制部材３５には、画像形成時には交流電圧が印加されず、クリーニングモード時のみ交流電圧が印加される。画像形成時に規制部材３５に交流電圧を印加すると、交流電圧の周波数の変動に応じて、現像ローラ１３に形成されるトナー層の厚みにムラが生じ、感光体ドラム１０上に形成された画像のムラにつながる。クリーニングモード時のみ規制部材３５に交流電圧を印加することで、後述するクリーニングモードによるトナーの固着防止の効果を得ると共に、画像形成時において、交流電圧の印加に伴う画像ムラが生じることを防止できる。

２枚の用紙Ｐに対する画像形成動作を完了すると、現像ローラ１３や感光体ドラム１０等の各部材の回転動作が停止され、これらの部材への電圧の印加が停止される。これにより、画像形成動作を終了し、再度クリーニングモードへ移行する。

画像形成動作開始前と同様に、規制部材３５に直流電圧を継続して印加すると共に、交流電圧の印加を開始し、現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界が形成され、クリーニングモードが実行される。

そして、クリーニングモードを所定の時間だけ実行した後、規制部材３５への電圧の印加が停止され、クリーニングモードを終了する。なお、それぞれのクリーニングモードの実施時間は、本実施形態では１ｓｅｃに設定される。

本実施形態では、非画像形成時に規制部材３５に交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を印加するクリーニングモードを実行する。これにより、規制部材３５と現像ローラ１３の間に交番電界を形成し、規制ニップに存在する所定の極性を有するトナーに対して、規制部材３５と現像ローラ１３の間を往復運動する力を発生させることができる。

この際、現像ローラ１３を停止した状態でクリーニングモードを実行することにより、規制ニップに滞留する同一のトナーを規制部材３５と現像ローラ１３の間で繰り返し往復運動させることができる。これにより、トナー同士の衝突を促し、トナー間に相互作用を及ぼすことによって、規制部材３５とトナーの付着力を低下させて規制ニップに滞留するトナーの固着を防止できる。さらに、規制部材３５に直流電圧を印加することによって、付着力が小さくなったトナーを、静電力によって規制ニップから遠ざける（現像ローラ１３側へ移動させる）ことができる。

また、現像ローラ１３を回転させた状態で現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界を形成した場合、規制部材３５が振動して騒音の原因になるが、本実施形態ではこのような不具合を防止することもできる。

クリーニングモード時に規制部材３５に印加される交流電圧のピーク間電圧は、周波数５００Ｈｚ前後では１０００Ｖ〜２０００Ｖの範囲内であることが望ましい。ピーク間電圧が１０００Ｖより小さくなると、トナーの往復運動が弱くなり、規制ニップに滞留したトナーの除去力が低下する。また、ピーク間電圧を２０００Ｖより大きくすると、規制部材３５と現像ローラ１３の間で放電現象が発生してしまうためである。

この場合、前述した様に現像ローラ１３と規制部材３５の平均電位差が５０〜２５０Ｖであるから、ピーク間電圧は、この平均電位差の４〜４０倍の範囲に設定されることになる。現像ローラ１３と規制部材３５の平均電位差に対して、そのピーク間電圧が４〜４０倍という大きな交流電圧を印加することにより、規制ニップにおけるトナーの付着力を低下させ、トナーの固着防止に対して十分な効果を得ることができる。

クリーニングモード時には規制部材３５に交流電圧および直流電圧を印加するものとしたが、交流電圧のみを印加して、現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界を形成するようにしてもよい。ただし、規制部材３５に直流電圧を印加し、付着力が小さくなったトナーを規制ニップから遠ざけることにより、規制ニップに滞留したトナーの除去力が向上するので、本実施形態のクリーニングモードがより好ましい。

本実施形態では、連続した画像形成動作の合間以外の時間（画像形成動作の開始前および画像形成動作の終了後）にクリーニングモードを実行することで、画像形成時間が延長されることを防止できる。つまり、連続した画像形成動作の合間にクリーニングモードを実行した場合、一度現像ローラ１３等の各部材の動作を停止してクリーニングモードを実施し、その後、再び現像ローラ１３等を回転させて画像形成動作を再開するため、全体の画像形成動作を終了するまでの時間が長くなるが、本実施形態の構成により、画像形成時間が延長されることを防止できる。また、画像形成動作終了後のみにクリーニングモードを実行してもよい。画像形成動作開始前のクリーニングモードを省略することにより、作業者等により画像形成動作の指示が出されてから画像形成動作が終了するまでの時間をさらに短縮することができる。

これとは反対に、画像形成動作の合間にクリーニングモードを実行することもできる。例えば、大量の用紙Ｐが一度に連続して画像形成される場合に、所定の枚数毎にクリーニングモードを実行する設定とし、画像形成動作の途中で規制ニップにトナーが固着することを防止できる。また、現像装置１２の連続稼働時間や画像形成装置１の連続画像形成時間（連続稼働時間）が所定の時間を超えた場合に、所定の時間を超える毎にクリーニングモードを実行してもよい。

さらに、画像形成動作を行った用紙Ｐの累計枚数、現像装置１２の累計稼働時間や画像形成装置１の累計稼働時間に応じて、クリーニングモードの実施時間を変更することができる。

装置の累計稼働時間が大きくなるに従って、現像装置１２に収容されたトナーの外添剤が埋没、遊離する等、トナーの劣化が進行し、規制部材３５に対するトナーの付着力が増加する。このため、現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界を形成しても、トナーが規制部材３５から除去されにくくなり、クリーニングモードを一定の時間で実施した場合には、装置の累計稼働時間が大きくなる程、規制部材３５からのトナー除去効果が減少していく。しかし、画像形成装置１の累計稼働時間等に応じて、クリーニングモードの実施時間を長くすることで、画像形成装置１の累計時間等が大きくなっても、規制部材３５に対する一定のトナー固着防止効果を維持することができる。

クリーニングモードにおいて、規制部材３５に印加する電圧は、一方の極性のみでなく、一方の極性の電圧を印加したクリーニングモードを実行後、他方の極性の電圧を印加するクリーニングモードを実行してもよい。これにより、トナーと逆の帯電極性を有する逆帯電性のトナーや外添剤等を規制ニップから取り除くことができる。

本実施形態では、規制部材３５に直流電圧および交流電圧を印加することで、規制部材３５と現像ローラ１３の間に交番電界を形成し、クリーニングモードを実行している。これに対して、現像ローラ１３に電圧を印加することによりクリーニングモードを実行してもよい。しかしこの場合、現像ローラ１３と供給ローラ３４あるいは感光体ドラム１０との間にも交番電界が形成され、部材間で想定外のトナーの移動が生じたり、画像形成時に各部材間に形成される電界を直流電界へ切り換えることが必要になってくる。このため、規制部材３５に電圧を印加する本実施形態のクリーニングモードがより好ましい。

（実験１）
以上のクリーニングモードによるトナーの固着防止効果を確認するために、本実施形態の現像装置を用いて、一定枚数の用紙Ｐの画像形成を行った後、用紙Ｐにベタ画像を形成し、白スジの発生の有無を確認する比較実験を行った。

実験では、上記で説明した実施形態のクリーニングモードを実施した場合（実施例）と、クリーニングモードを実施しない場合（比較例１）と、現像ローラ１３が回転している状態でクリーニングモードを実施する場合（比較例２）とのそれぞれについて、白スジの発生の有無およびその発生本数の結果を比較した。また、それ以外の条件については、上記で説明した本実施形態と同一の設定とした。比較例２では、クリーニングモードから画像形成時まで、継続して現像ローラ１３が回転する。

実験は、用紙全体に対する画像の面積率が２％の横帯画像をＡ４縦サイズの用紙Ｐに２枚連続で印刷し、実施例と比較例２では、それぞれ印刷開始前および２枚の印刷終了後にクリーニングモードを実施している。そして、この動作を１万６千枚の印刷を終えるまで繰り返し、４千枚印刷する毎にＡ４縦サイズの用紙Ｐにベタ画像を形成し、白スジの発生本数をそれぞれ目視により計測した。以上の条件で行った実験の結果を表１に示す。

表１より、実施例では１万６千枚印刷後のベタ画像にも白スジの発生は確認されず、全ての結果で白スジが０本という結果になった。これに対して比較例１および２では、印刷枚数が増えるごとに白スジの本数も増加し、比較例１では８千枚の印刷後に初めて白スジが発生し、１万６千枚印刷後は７本の白スジが発生している。また、比較例２では、１万２千枚の印刷後に初めて白スジが発生し、１万６千枚印刷後は２本の白スジが発生している。

比較例１と比較例２の結果の比較により、クリーニングモードの実施によって規制ニップにおけるトナーの固着を防止し、白スジの発生を抑制できることがわかる。また、比較例２と実施例の比較により、現像ローラ１３の回転を停止させた状態でクリーニングモードを実施することにより、規制ニップにおけるトナーの固着、およびそれに伴う白スジの発生をより確実に防止できることがわかる。

（実験２）
次に、画像形成動作を行った用紙の累計枚数（出力枚数）の増加に応じて、クリーニングモードの実施時間（印加機構による電圧印加時間）を長くした場合の、規制部材３５へのトナー固着防止効果の実験結果について説明する。

実験では、最初の電圧印加時間を１ｓｅｃとし、電圧印加時間を常に１ｓｅｃにした場合（実施例１）と、出力枚数が１万６千枚目から電圧印加時間を線形に増加させた場合（実施例２）のそれぞれの画像形成装置について、トナー固着防止効果を比較した。実施例１と実施例２の電圧印加時間は、図５に示すとおりで、実施例２では、出力枚数が１万６千枚から、４千枚毎に０．２ｓｅｃだけ電圧印加時間が長くなるように、電圧印加時間を線形に増加させている。

実験では、用紙全体に対する画像の面積率が２％の横帯画像をＡ４縦サイズの用紙Ｐに２枚連続で印刷し、印刷開始前および２枚の印刷終了後にクリーニングモードを実施している。そして、この動作を３万２千枚の印刷を終えるまで繰り返し、１万６千枚目から４千枚印刷する毎にＡ４縦サイズの用紙Ｐにベタ画像を形成し、白スジの発生本数をそれぞれ目視により計測した。以上の条件で行った実験の結果を表２に示す。

実施例１の結果から、電圧印加時間を一定とした場合には、２万枚の時点から白スジの発生が確認され、その後、白スジの本数が７本まで増加している。出力枚数が増加するに従って、前述したトナーの劣化が起こり、クリーニングモードの実施による規制部材３５からのトナー除去効果が低下していることがわかる。

また、実施例２では、３万２千枚まで白スジの発生は確認されず、出力枚数に応じて電圧印加時間を長くすることにより、クリーニングモードの実施による規制部材３５からのトナー除去効果を維持できることがわかる。なお、実験では電圧印加時間を出力枚数に応じて線形に増加させるものとしたが、これに限らず、ステップ関数的に増加させてもよいし、１枚目の出力から適宜、印加時間を増加させていってもよい。

さらに、以上で説明したクリーニングモードを実施後に、感光体ドラム１０および現像ローラ１３の回転動作をさせることもできる。

例えば、図６に示すように、規制部材３５のクリーニングモード実施後に、感光体ドラム１０および現像ローラ１３に、画像形成動作時と逆方向への回転である逆転動作をさせ（図６の範囲Ｔａ）、一旦回転動作を停止（図６の範囲Ｔｂ）した後、感光体ドラム１０および現像ローラ１３に、画像形成動作時と同じ方向への回転である正転動作をさせ（図６の範囲Ｔｃ）、その後回転動作を停止する（図６の２度目の範囲Ｔｂ）。図６の実施例では、このＴａ〜Ｔｂ〜Ｔｃ〜Ｔｂのサイクルを２回繰り返している。また、この回転動作のサイクルは、規制部材３５に電圧を印加しない状態で行う。

クリーニングモード実施後は、規制部材３５と現像ローラ１３の間に形成された交番電界の影響により、規制部材３５に付着したトナーが外れやすい状態になっている。このため、クリーニングモード実施後に、感光体ドラム１０および現像ローラ１３に逆転動作をさせることで、規制部材３５に付着したトナーを物理的に規制部材３５から除去し、現像ローラ１３の側へ移動させることができる。この際、規制部材３５（および現像ローラ１３）に電圧を印加しない状態で行うことにより、規制部材３５に付着したトナーの帯電性に依存することなく、機械的にトナーの除去が可能になる。

また、この逆転動作後に、感光体ドラム１０および現像ローラ１３の正転動作を実施することで、逆転動作によって乱れた現像ローラ１３表面のトナー薄層を均すことができる。トナー薄層が乱れた状態で長期間、画像形成動作がなされずにそのままの状態が継続すると、現像ローラ１３表面のトナーつぶれが生じ、異常画像の原因となってしまうが、本実施形態の正転動作によりこれらの不具合を防止している。

また、前述のサイクルを２回繰り返すことで、上記のトナー除去効果および異常画像形成の防止効果を確実に得ることができるため、より好ましい。さらに、現像ローラ１３の正転動作を、現像ローラ１３の１回転分以上するようにすることが好ましい。これにより、現像ローラ１３の全周のトナー薄層を均すことができる。

以上で説明したクリーニングモードでは、現像ローラ１３を回転させずに現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界を形成することで、規制部材３５の表面に付着したトナーを除去する方法について説明した。以下のクリーニングモードでは、画像形成動作前に、現像ローラ１３を回転させながら交番電界を形成する方法について説明する。

図７に示すように、画像形成装置１が起動されると、印加機構により規制部材３５に直流電圧および交流電圧が印加され、現像ローラ１３と規制部材３５の間に交番電界が形成される。そして、この電圧の印加と同時に、現像ローラ１３および感光体ドラム１０が、画像形成時と同じ方向への回転である正転動作を行う。規制部材３５には、直流電圧として−１５０Ｖの電圧が、交流電圧としてピーク間電圧１０００Ｖ、周波数５００Ｈｚの正弦波の電圧がそれぞれ印加される。そして、画像形成動作が終了した後、現像ローラ１３を回転させずに再びクリーニングモードを実施する。

画像形成前の現像ローラ１３は、その表面に電位ムラ（例えば、規制部材３５との対向位置において、現像ローラ１３の幅方向に形成されるスジ状の電位ムラ）が残り、その表面の電位が均一でない場合がある。しかし、上記のように、画像形成装置１の起動直後に、現像ローラ１３を回転させた状態でクリーニングモードを実施することにより、現像ローラ１３表面の電位ムラを均し、良好な画像を形成することができる。

以上の説明では、画像形成装置１の起動直後に現像ローラ１３を回転させた状態で交番電界を形成する例を示した。しかし、これに限らず、画像形成装置１が待機した状態から画像形成動作の指令が出された場合や、画像形成装置１がスリープモード等の所定のモードから復帰して画像形成動作を開始する前等、画像形成動作を開始する前に、現像ローラ１３を回転させた状態で交番電界を形成してもよい。これにより、上記のように、現像ローラ１３表面の電位ムラを均し、良好な画像を形成することができる。

上記の現像ローラ１３を回転させた状態でのクリーニングモードは、現像ローラ１３を１回転以上させて実施することが望ましい。これにより、現像ローラ１３の全周の表面の電位を均すことができる。

また、画像形成装置１の連続印刷枚数が所定の枚数を超えた場合や現像装置１２の連続稼働時間や画像形成装置１の連続画像形成時間（連続稼働時間）が所定の時間を超えた場合に、現像ローラ１３を回転させずにクリーニングモードを実施する構成において、この現像ローラ１３を回転させない状態でのクリーニングモードを実施後に、現像ローラ１３を回転させて行う上記のクリーニングモードを実施してもよい。

画像形成動作が連続して行われることにより、規制部材３５にトナーが固着しやすくなっている。この場合、まず現像ローラ１３を回転させずにクリーニングモードを実施することで、規制部材３５に付着したトナーを除去することができる。そして、その後、現像ローラ１３を回転させてクリーニングモードを実施することで、現像ローラ１３の表面の電位ムラを均すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

１ 画像形成装置
１２ 現像装置
１３ 現像ローラ（現像剤担持体）
３５ 規制部材

特開平６−２４２６７３号公報

Claims (9)

1. 現像剤をその表面に担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向して設けられ、前記現像剤担持体の表面に形成された現像剤層の厚さを一定以下に規制する規制部材とを有する現像装置において、
   前記規制部材に電圧を印加する印加機構を有し、
   前記印加機構は、画像形成装置の非画像形成時に、前記現像剤担持体の回転動作を停止した状態で、前記規制部材と前記現像剤担持体の少なくとも一方に電圧を印加し、前記規制部材と前記現像剤担持体との間に交番電界を形成し、
   前記交番電界の形成後、前記印加機構が前記規制部材と前記現像剤担持体に電圧を印加しない状態で、前記現像剤担持体が、画像形成動作時と逆方向への回転動作である逆転動作を行うことを特徴とする現像装置。
2. 画像形成動作の開始前あるいは終了後に、前記現像剤担持体の回転動作を停止した状態で、前記印加機構が前記規制部材と前記現像剤担持体との間に交番電界を形成する請求項１記載の現像装置。
3. 前記交番電界は、前記印加機構が、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を前記規制部材あるいは前記現像剤担持体に印加することにより形成され、
   前記直流電圧は、前記現像剤が前記規制部材から前記現像剤担持体の方向へ移動させる向きの電圧を印加する請求項１または２いずれか記載の現像装置。
4. 前記交番電界を形成時における、前記規制部材に印加する交流電圧のピーク間電圧が、前記規制部材と前記現像剤担持体の平均電位差の４倍以上である請求項３記載の現像装置。
5. 前記逆転動作の後、前記印加機構が前記規制部材と前記現像剤担持体に電圧を印加しない状態で、前記現像剤担持体が、画像形成動作時と同じ方向への回転動作である正転動作を行う請求項１から４いずれか１項に記載の現像装置。
6. 連続して画像形成する記録媒体の枚数、あるいは、画像形成装置または現像装置の連続稼働時間が、所定の閾値を超えた場合、当該所定の閾値を超える毎に、前記印加機構が前記規制部材と前記現像剤担持体との間に交番電界を形成する請求項１から５いずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記交番電界の形成時間を、現像装置の累計稼働時間、画像形成装置の累計稼働時間、あるいは、画像形成動作を行った記録媒体の累計枚数の増加に応じて増加させる請求項１から６いずれか１項に記載の現像装置。
8. 請求項１から７いずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
9. 請求項１から７いずれか１項に記載の現像装置を複数備えた画像形成装置であって、それぞれの現像装置の印加機構が独立して前記交番電界を形成可能である画像形成装置。

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