(57)【要約】【課題】現像に十分なトナーへの電荷供与能力を維持しつつ、トナーへの過度な帯電を抑えることが可能な現像装置を提供する。【解決手段】静電潜像を形成する像担持体と、現像剤を収容する現像剤収容器と、現像剤担持体と、現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、像担持体と現像剤担持体との間隔を保持する間隔保持部材と、現像剤担持体に電圧を印加する電源を制御する制御装置と、を有し、現像剤担持体は少なくとも基体と表面層を有し、表面層は、現像剤と表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、現像剤へ電荷を主に与える電子供与部と、現像剤から電荷を主に受け取る電子受容部とを有し、制御装置は、非画像形成時かつ現像剤担持体の駆動時に、現像剤担持体に画像形成時と異なる交流電圧を印加する、画像形成装置を用いる。【選択図】図４
2020148839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と
前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との距離を保持する間隔保持部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤へ電荷を主に与える電子供与部と、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤から電荷を主に受け取る電子受容部と、を有し、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に画像形成時と異なる交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記現像剤担持体に飛翔バイアスを印加することにより前記現像剤を前記像担持体に移動させるものであり、非画像形成時、かつ画像形成前の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に、画像形成時より小さい飛翔バイアスの交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記現像剤担持体に飛翔バイアスを印加することにより前記現像剤を前記像担持体に移動させるものであり、非画像形成時、かつ画像形成後の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に、画像形成時より大きい飛翔バイアスの交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
環境情報を取得する環境情報取得手段
をさらに有し、
前記制御装置は、前記環境情報に応じて、画像形成時の飛翔バイアスと非画像形成時の飛翔バイアスの差分を変化させる
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。
【請求項５】
環境情報を取得する環境情報取得手段
をさらに有し、
前記制御装置は、前記環境情報に応じて、非画像形成時における飛翔バイアスの印加時間を変化させる
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。
【請求項６】
前記現像剤担持体の回転速度を、非画像形成時に、画像形成時よりも遅くする
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記現像剤担持体および前記規制部材にバイアスを印加するものであり、前記規制部材には交流バイアスが印加され、前記交流バイアスの波数は、前記規制部材と前記現像剤担持体の当接部を前記現像剤が通過する時間内に１波数以上である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と
前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との距離を保持する間隔保持部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、カーボネート結合を有し、かつ、三級アミン構造を含むウレタン樹脂を含み、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に画像形成時と異なる交流電圧を印加する
を特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記現像剤担持体に飛翔バイアスを印加することにより前記現像剤を前記像担持体に移動させるものであり、非画像形成時、かつ画像形成前の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に、画像形成時より小さい飛翔バイアスの交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記現像剤担持体に飛翔バイアスを印加することにより前記現像剤を前記像担持体に移動させるものであり、非画像形成時、かつ画像形成後の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に、画像形成時より大きい飛翔バイアスの交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
環境情報を取得する環境情報取得手段をさらに有し
前記制御装置は、前記環境情報に応じて、画像形成時の飛翔バイアスと非画像形成時の飛翔バイアスの差分を変化させる
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。
【請求項１２】
環境情報を取得する環境情報取得手段をさらに有し、
前記制御装置は、前記環境情報に応じて、非画像形成時における飛翔バイアスの印加時間を変化させる
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。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記ウレタン樹脂は、
分子内にカーボネート結合を有し、かつ、
構造式（１）で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする画像形成装置
【化１】
2020148839.tif 000015
［構造式（１）中、
Ｒ１５は炭素数２以上４以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表し、ｎは１以上４以下の整数であり、ｎが２以上４以下の場合においては、複数のＲ１５は各々独立して上記と同様に定義される。
Ｒ１１〜Ｒ１４は、各々独立に、下記（ａ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎが２以上４以下の場合において、複数のＲ１４は各々独立して上記と同様に定義され、但し、ｎ＝１の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１４の全てが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎ＝２以上４以下の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１３および２〜４個のＲ１４のうちの少なくとも４つが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかである：
（ａ）水素原子、又は炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基；
（ｂ）炭素数１以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のヒドロキシアルキル基；
（ｃ）炭素数２以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のアミノアルキル基；
（ｄ）下記構造式（２）で示される基：］
【化２】
2020148839.tif 000016
［構造式（２）中、ｍは２または３である。複数のＲ２１はそれぞれ独立して炭素数２以上５以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表す］。
【請求項１４】
前記現像剤担持体の回転速度を、非画像形成時に、画像形成時よりも遅くする
ことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御装置は、前記現像剤担持体および前記規制部材にバイアスを印加するものであり、前記規制部材には交流バイアスが印加され、前記交流バイアスの波数は、前記規制部材と前記現像剤担持体の当接部を前記現像剤が通過する時間内に１波数以上である
ことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と、
前記像担持体に当接し、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤へ電荷を主に与える電子供与部と、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤から電荷を主に受け取る電子受容部と、を有し、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、非画像形成時、かつ画像形成後の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させる離間機構をさらに有し、
前記制御装置は、非画像形成時に、前記離間機構が前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させた後に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記現像剤担持体の回転速度を、非画像形成時に、画像形成時よりも遅くする
ことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記現像剤担持体および前記規制部材にバイアスを印加するものであり、前記規制部材には交流バイアスが印加され、前記交流バイアスの波数は、前記規制部材と前記現像剤担持体の当接部を前記現像剤が通過する時間内に１波数以上である
ことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と、
前記像担持体に当接し、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、カーボネート結合を有し、かつ、三級アミン構造を含むウレタン樹脂を含み、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
前記制御装置は、非画像形成時、かつ画像形成後の前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項２１に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させる離間機構をさらに有し、
前記制御装置は、非画像形成時に、前記離間機構が前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させた後に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記ウレタン樹脂は、
分子内にカーボネート結合を有し、かつ、
構造式（１）で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有すること
を特徴とする画像形成装置。
【化３】
2020148839.tif 000017
［構造式（１）中、
Ｒ１５は炭素数２以上４以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表し、ｎは１以上４以下の整数であり、ｎが２以上４以下の場合においては、複数のＲ１５は各々独立して上記と同様に定義される。
Ｒ１１〜Ｒ１４は、各々独立に、下記（ａ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎが２以上４以下の場合において、複数のＲ１４は各々独立して上記と同様に定義され、但し、ｎ＝１の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１４の全てが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎ＝２以上４以下の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１３および２〜４個のＲ１４のうちの少なくとも４つが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかである：
（ａ）水素原子、又は炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基；
（ｂ）炭素数１以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のヒドロキシアルキル基；
（ｃ）炭素数２以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のアミノアルキル基；
（ｄ）下記構造式（２）で示される基：］
【化４】
2020148839.tif 000018
［構造式（２）中、ｍは２または３である。複数のＲ２１はそれぞれ独立して炭素数２以上５以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表す。］。
【請求項２５】
前記現像剤担持体の回転速度を、非画像形成時に、画像形成時よりも遅くする
ことを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２６】
前記制御装置は、前記現像剤担持体および前記規制部材にバイアスを印加するものであり、前記規制部材には交流バイアスが印加され、前記交流バイアスの波数は、前記規制部材と前記現像剤担持体の当接部を前記現像剤が通過する時間内に１波数以上である
ことを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真画像形成装置は、画像データに対応した光を電子写真感光体（感光体）に照射して静電像（潜像）を形成する。そして、この静電像に対して、現像装置から記録材料である現像剤のトナーを供給して、トナー像として顕像化する。このトナー像は、転写装置によって感光体から記録紙などの記録材へ転写される。さらに、定着装置でトナー像を記録材上に定着することで、記録画像が形成される。
【０００３】
乾式一成分現像法を用いる現像装置として、種々の装置が提案されている。一例を挙げれば、次のようなものがある。すなわち、一成分現像剤（トナー）を、現像剤担持体としての現像スリーブ上に担持し、層厚規制部材によって均一なトナー層を形成する。このとき、現像スリーブ上のトナー層には、現像スリーブとの摩擦によって電荷が付与される。この現像スリーブは、像担持体としての感光体ドラムに対して微小な隙間を持って保持される。そして、現像スリーブに、例えば交流成分からなる現像バイアス電圧を印加することで、感光体上の静電像と現像スリーブとの間に電位差を発生させる。これにより、トナーを静電像に移動させて現像を行う。
【０００４】
現像において良好な画質を得るためには、現像スリーブ上のトナーに電荷を安定的に持たせることが非常に重要である。そこでトナーに対する電荷付与能を高めるために、現像スリーブとして、四級アンモニウム塩基や三級アミン基を含んだ樹脂を有する表面層を備えるものが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５０７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の例では、例えば低温低湿環境下において、現像剤担持体に塗布されるトナーが過剰に帯電されてしまうことがあった。このような過剰に帯電したトナーは、種々の画像不良が発生する要因となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、現像に十分なトナーへの電荷供与能力を維持しつつ、トナーへの過度な帯電を抑えることが可能な現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と
前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との距離を保持する間隔保持部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤へ電荷を主に与える電子供与部と、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤から電荷を主に受け取る電子受容部と、を有し、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に画像形成時と異なる交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と
前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との距離を保持する間隔保持部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、カーボネート結合を有し、かつ、三級アミン構造を含むウレタン樹脂を含み、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に画像形成時と異なる交流電圧を印加する
を特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と、
前記像担持体に当接し、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤へ電荷を主に与える電子供与部と、前記現像剤と前記表面層とが摩擦することで電荷を授受する際に、前記現像剤から電荷を受け取る電子受容部と、を有し、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
静電潜像を形成する像担持体と、
現像剤を収容する現像剤収容器と、
前記像担持体に当接し、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、少なくとも、基体と表面層を有しており、
前記表面層は、カーボネート結合を有し、かつ、三級アミン構造を含むウレタン樹脂を含み、
前記制御装置は、非画像形成時かつ前記現像剤担持体の駆動時に、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像に十分なトナーへの電荷供与能力を維持しつつ、トナーへの過度な帯電を抑えることが可能な現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の断面概略図
【図２】本発明の実施例に係る現像スリーブの断面概略図
【図３】現像スリーブの機能とフェルミ準位の概念の説明図
【図４】実施例１のトナー電子供与・除電シーケンスの説明図
【図５】実施例３に記載の画像形成装置の断面概略図
【図６】実施例３に記載のトナー電子供与・除電シーケンスの説明図
【図７】画像形成装置の制御に関する機能ブロック図
【図８】実施例４に記載の画像形成装置の断面概略図
【図９】実施例４に記載の現像スリーブの断面概略図
【図１０】実施例４に記載の低温低湿環境における課題の説明図
【図１１】ファラデー・ゲージの機能構成を説明するための図
【図１２】実施例４の検証結果を示すグラフ
【図１３】実施例４の耐久試験について説明するための図
【図１４】実施例４の耐久試験の結果を示すグラフ
【図１５】実施例５の耐久試験の結果を示すグラフ
【図１６】実施例６に記載の画像形成装置の断面概略図
【図１７】実施例６に記載の現像装置の概略断面図
【図１８】実施例６に記載の現像スリーブの断面概略図
【図１９】実施例６に記載の現像ブレードバイアスを示す図
【図２０】実施例７に記載の現像ブレードバイアスを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状および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。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１５】
＜＜画像形成装置の全体構成の概略＞＞
まず、図１を参照して、本発明に係る画像形成装置の全体構成の概略について説明する。また、図７を参照して、本発明に係る画像形成装置の機能ブロックについて説明する。さらに、図２を参照して、本発明に係る現像スリーブの構成について説明する。さらに、図３を参照して、本発明に関連するフェルミ準位の概念について説明する。本明細書では、これら各図の構成を、主として実施例１と関連付けて説明している。ただし、これら各図に記載の構成要素やその機能に関する下記の説明は、矛盾を生じない限りにおいて、他のどの実施例に適用しても構わない。
【００１６】
図１は、本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。以下の記載においては、画像形成装置の一例として、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。
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１に示す画像形成装置１は、主な構成として、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電手段としての帯電ローラ１２、感光体ドラム１１のクリーニング手段としてのクリーニングブレード１４を有する。また、画像形成装置１は、現像手段としての現像装置２、露光手段としてのレーザビームスキャナ３、転写手段としての転写ローラ４、定着装置としての定着ローラ５を備えている。また、画像形成装置１は、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、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。また、詳しくは図２を参照して後述するが、画像形成装置１は、現像スリーブ２１を備えている。
【００１８】
＜機能ブロック構成＞
図７は、本発明に係る画像形成装置の制御関係の構成を示す概略ブロック図である。図７に示すように、画像形成装置１は、制御装置としての制御部４０を備えている。制御部４０は、信号線を介して、または無線通信により、各構成ブロックの動作を制御して画像形成時および非画像形成時の制御シーケンスを実行する、制御部４０としては、メモリに保持されたプログラムやユーザからの指令に従って動作して情報処理を行う情報処理装置が好適である。制御部４０として例えば、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、不揮発性メモリ４３、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４４などの演算資源を備える処理装置を利用できる。画像形成装置１はまた、電力線を介して各構成ブロックに電力を供給する電源装置を備えている。ここでは電源装置として帯電電源３１と現像電源３２を示している。ただし、ここに示した以外の電源装置を備えていても良いし、同一の電源装置が複数の機能を兼ね備えていても良い。帯電電源３１および現像電源３２は、制御部４０の指令に従って、各構成要素に印加する電圧の強度やタイミングを変化させる。
＜感光体ドラム＞
【００１９】
図１の感光体ドラム１１は、φ２４ｍｍの負極帯電式のＯＰＣドラムである。この感光体ドラム１１は、図１中、矢印で示す回転方向Ｅに周速度（プロセススピード、印字速度）１００ｍｍ／ｓｅｃで回転可能に設けられる。
【００２０】
帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を帯電する。帯電ローラ１２は、導電性の弾性ローラであり、芯金と、芯金を覆う導電性弾性層とを有する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１に所定の押圧力で圧接される（位置ｃの帯電ニップ）。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の回転に伴い従動回転する。
【００２１】
画像形成装置１が備える帯電電源３１は、帯電ローラ１２に帯電バイアスを印加する。帯電電源３１は、帯電ローラ１２の芯金に直流電圧を印加する。この直流電圧は、感光体ドラム１１表面と帯電ローラ１２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いる。具体的には帯電バイアスとして、制御部４０の制御にしたがい帯電電源３１が−１０００Ｖの直流電圧を帯電ローラ１２に印加する。このとき、感光体ドラム１１の表面電位（暗部電位）は−５００Ｖに一様に帯電されている。なお、ここで述べた感光体ドラム１１のサイズ、速度、印加電圧などはあくまでも一例である。
【００２２】
レーザビームスキャナ３は、レーザダイオード、ポリゴンミラー等を有している。このレーザビームスキャナ３は、目的の画像情報に対応して強度変調されたレーザ光ＬＡを出力し、帯電された感光体ドラム１１の表面をレーザ光で走査露光する（位置ｄ）。レーザ
光によって感光体ドラム１１の表面を全面露光した場合に、感光体ドラム１１の表面電位（明部電位）が−１００Ｖとなるように、レーザビームスキャナ３のレーザパワーは調整されている。
【００２３】
＜＜現像装置の概要＞＞
図１の構成では、感光体ドラム１１上の静電潜像を、非接触現像方式で現像する。ただし、他の図で例示するように、接触現像方式を採用することもできる。
【００２４】
＜現像装置の概略＞
現像装置２は、現像スリーブ２１とマグネットローラ２２と現像ブレード２３を有している。現像スリーブ２１は、φ１０ｍｍで回転可能に現像装置２に取り付けられている。現像スリーブ２１は、周速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、つまり感光体ドラム１１と同一速度で回転する。また、現像装置２には、磁性現像剤としてのトナーｔが収容されており、現像剤収容器としても機能する。本実施例においては、球形で粒径７μｍの磁性トナーを用いた。また、撹拌部材２４は、トナーｔを撹拌可能な部材である。なお、ここで述べた現像スリーブ２１のサイズ、周速などはあくまでも一例である。
【００２５】
現像装置２には、現像剤担持体としての現像スリーブ２１と、現像剤の層厚を規制する規制部材としての現像ブレード２３と、が設けられている。現像スリーブ２１は、図２に示すように、導電性のシリンダである基体２１ｃに、導電性の弾性層２１ｂと表面層２１ａを塗工した部材である。現像スリーブ２１の両端には、間隔保持部材（不図示）が設けてられている。間隔保持部材が感光体ドラム１１と当接することで、現像スリーブ２１は、感光体ドラム１１と微小隙間をもって保持される。本実施例の微小隙間は、３００μｍとした。非接触現像方式においては、間隔保持部材は、感光体ドラム１１と現像スリーブ２１を離間させる。一方、接触現像方式を採用する場合はかかる離間部材は使用しなくて良い。
【００２６】
＜現像のための電源構成＞
現像装置２内のトナーｔは、現像スリーブ２１に内包された磁界発生手段であるマグネットローラ２２の磁力によって、現像スリーブ２１の表面に引きつけられる。そしてトナーｔは、現像スリーブ２１の回転に追従し、現像スリーブ２１と現像ブレード２３の対向する位置ｆ（ニップ）で負極性に摩擦帯電される。本実施例において、負極性を正規極性、正極性を逆極性とする。
【００２７】
画像形成装置１が備える現像電源３２は、制御部４０の制御に従い現像スリーブ２１に現像バイアスであるＡＣバイアスを付加する。現像バイアスと感光体ドラム１１の静電潜像との間の電位差により、感光体ドラム１１上の静電潜像がトナー像として顕像化する（位置ａ）。ＡＣバイアスは、現像スリーブ２１から感光体ドラム１１へトナーｔを飛翔させる方向の電界を生じる飛翔バイアスと、感光体ドラム１１から現像スリーブへトナーを引き戻す引き戻しバイアスを交互に印加する矩形波とする。飛翔バイアスを−１１００Ｖ、引き戻しバイアスを＋４００Ｖ、周波数は２５００Ｈｚとする。ＡＣバイアスの実効値（中央値）は、−３５０Ｖである。なお、ここで述べた印加電圧などはあくまでも一例である。尚、このとき、感光体ドラム１１の表面電位（暗部電位）は−５００Ｖに一様に帯電されている。
【００２８】
＜現像剤担持体の詳細構成＞
図２には、現像剤担持体としての現像スリーブ２１を示す。図２は、本発明に係る現像スリーブの構成を示す図である。なお、他の図で例示するように、本発明の現像スリーブ２１はこの構成に限られない。を示している。  現像スリーブ２１は、概略、基体２１ｃ、弾性層２１ｂ、表面層２１ａを備え、また、空隙を介してマグネットローラ２２を内包
する。
【００２９】
（基体）
基体２１ｃは、現像スリーブ２１の電極および支持部材として機能するものである。基体２１ｃは、金属、合金、または、導電性を有する合成樹脂などの、導電性の材質で構成される。
【００３０】
（弾性層）
弾性層２１ｂは、現像スリーブ２１と現像ブレード２３との当接部において、所定の幅の規制ニップｆを形成できるような材質で構成される。
【００３１】
（表面層の構成）
表面層２１ａは、トナーへの素早い摩擦帯電性を持ち、かつ、トナーへの過度な帯電を抑えるような材料を用いる。表面層２１ａは、トナーとの摩擦により、トナーに適切な電荷量を付与するためのものである。表面層２１ａは、（Ａ）電子供与性を持つ官能基と、（Ｂ）電子受容性を持つ官能基と、を有するウレタン樹脂からなる。すなわち本発明の表面層２１ａは、ウレタン樹脂の分子内に電子供与部と電子受容部とを含んでいる。（Ａ）は、下記の構造式（１）で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造である。
【００３２】
（Ａ）は、非共有電子対を有する三級アミン基を含んでいる。非共有電子対は電子が豊富であるため、電子供与性基Ａとしてふるまう。その結果、未帯電トナーや正極性トナーに十分な電荷を供与できる。
（Ｂ）は、カーボネート結合を含んでいる。カーボネート結合は、一つの炭素原子に３個の酸素原子が結合している。酸素原子は炭素原子よりも電気陰性度が大きいため、炭素原子中の電子密度は低くなっている。そのため、カーボネート結合は電子を受容しやすい官能基（電子受容性基Ｂ）である。その結果、過度に帯電されたトナーの電荷を受容できる。
【００３３】
（Ａ）に関しては、例えば構造式（１）のように表すことができる。
【化１】
2020148839.tif 000003
［構造式（１）中、
Ｒ１５は炭素数２以上４以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表し、ｎは１以上４以下の整数であり、ｎが２以上４以下の場合においては、複数のＲ１５は各々独立して上記と同様に定義される。
Ｒ１１〜Ｒ１４は、各々独立に、下記（ａ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎが２以上４以下の場合において、複数のＲ１４は各々独立して上記と同様に定義され、但し、ｎ＝１の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１４の全てが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかであり、ｎ＝２以上４以下の場合においては、Ｒ１１〜Ｒ１３および２〜４個のＲ１４のうちの少なくとも４つが、下記（ｂ）〜（ｄ）から選ばれる何れかである：
（ａ）水素原子、又は炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基；
（ｂ）炭素数１以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のヒドロキシアルキル基；
（ｃ）炭素数２以上８以下の直鎖状または分岐鎖状のアミノアルキル基；
（ｄ）下記構造式（２）で示される基：］
【化２】
2020148839.tif 000004
［構造式（２）中、ｍは２または３である。複数のＲ２１はそれぞれ独立して炭素数２以上５以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基を表す］。
【００３４】
＜フェルミ準位の概念と表面層の機能＞
表面層２１ａの働きをフェルミ準位の概念を用いて説明する。図３は、電子供与性基Ａ、電子受容性基Ｂ（カーボネート結合）、未帯電または逆極性トナー、過帯電トナー、および適正帯電トナーの、フェルミ準位の概略図である。ここで、電子供与性基Ａは、トナーと表面層２１ａとが摩擦することで電荷を授受する際に、トナーへ電子を主に与える電子供与部に相当する。摩擦における接触対象となるトナーには、過帯電トナー、適性帯電トナー、未帯電トナー／逆帯電トナーが含まれる。また、主にとは、電子（電荷）の授受対象となるトナーに対して、電子を与える機能が、電子を受け取る機能よりも強く働くことを意味する。また、電子受容性基Ｂは、トナーと表面層２１ａとが摩擦することで電荷を授受する際に、電荷を主に受け取る電子受容部に相当する。上述と同様に、摩擦における接触対象となるトナーには、過帯電トナー、適性帯電トナー、未帯電トナー／逆帯電トナーが含まれる。また、主にとは、電子（電荷）の授受対象となるトナーから電子を受け取る機能が、電子を与える機能よりも強く働くことを意味する。
【００３５】
縦軸は電子のエネルギー準位を示しており、上に行くほど電子が高いエネルギーを有して居ることを示す。異なる２つ準位を持つ物質が摩擦を行った場合には、高い準位から低い準位の物質へ電子が移動し、それぞれ正極性と負極性に帯電する。現像剤担持体（現像スリーブ２１）は、基体２１ｃに電源が接続されており、一定のバイアスが印加されている。そのため、摩擦で授与したまたは受領した電子と同量の電子を、電源から供与されるまたは授与するので、フェルミ準位が任意の高さに維持される。一方、トナーにおいては、摩擦によって移動した電子は移動することができずないので、帯電状態が維持される。よって、帯電後のトナーは、電子を受領した場合はフェルミ準位が高くなり、電子を供与した場合はフェルミ準位が低くなる。
【００３６】
図３では、トナーとして、負極帯電性を有するものを使用しており、図中の未帯電トナーは他に比べてフェルミ準位が低く、他の部材から電子を受領しやすい。未帯電トナーは、現像剤担持体の表面層２１ａを形成する電子供与性基Ａや電子受容性基Ｂと摩擦することで負極性に帯電し、帯電量に応じてフェルミ準位が上昇する。なお、摩擦時にフェルミ準位の差が大きいほど電子の授受が急速である。そのため、現像剤担持体が電子供与性基Ａを有することで、画像形成に必要な帯電量をすばやく供与することができ、良質な画像形成を行うことができる。
【００３７】
一方、過帯電トナーは他に比べてフェルミ準位が高く、他の部材へ電子を供与する。過帯電トナーが電子供与性基Ａや電子受容性基Ｂと摩擦することで、フェルミ準位が低下し、負極性の過度な帯電量から適正な帯電量となる。このとき、現像スリーブは、電子受容性基Ｂであるカーボネート結合を有するため、過度な帯電量をもったトナーからすばやく電子を受領することができる。
そして、トナーが電子供与性基Ａおよび電子受容性基Ｂとの摩擦を繰り返すことで、トナーのフェルミ準位は電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂのフェルミ準位の間の領域に収束
する。
【００３８】
図３では（Ａ）のような部分結合と、カーボネート結合とを用いた。しかし、電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂはこの組み合わせに限定されるようなことはない。たとえば正極性トナーを用いる場合には、上の実施例とは別の物質により電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂを構成することが好ましい。
【００３９】
＜現像剤担持体の作成＞
続いて、現像剤担持体としての現像スリーブ２１の作成方法の一例を説明する。
【００４０】
（弾性ローラの作成）
外径１０ｍｍで算術平均粗さＲａ０．２μｍの研削加工したアルミニウム製円筒管にプライマー（商品名、ＤＹ３５−０５１；東レダウコーニング社製）を塗布し、焼付けして、基体２１ｃを得た。
【００４１】
この基体２１ｃを金型内に配置し、下記に示す材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を該金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料（商品名ＳＥ６７２４Ａ／Ｂ；東レ・ダウコーニング社製）：１００質量部
・カーボンブラック（商品名トーカブラック＃４３００；東海カーボン社製：１５質量部・シリカ紛体（耐熱性付与剤として）：０．２質量部
・白金触媒：０．１質量部
【００４２】
続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度１５０℃で１５分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体２１ｃを金型から脱型した後、当該基体２１ｃを、さらに温度１８０℃で１時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。このようにして、基体２１ｃの外周に膜厚０．７ｍｍ、直径１１．４ｍｍのシリコーンゴムの弾性層２１ｂが形成された弾性ローラを作成した。
【００４３】
（表面層）
続いて、表面層を得るための製造例を示す。
【００４４】
（（イソシアネート基末端プレポリマー合成））
以下に表面層２１ａのウレタン樹脂を合成するための原料の一つである、イソシアネート基末端プレポリマーの合成例を示す。
窒素雰囲気下、反応容器中でイソシアネート（ｐｕｒｅ−ＭＤＩ、商品名：ミリオネートＭＴ  東ソー社製）３０．８質量部を、最終的な固形分が５０％になるようメチルエチルケトン（以下ＭＥＫ）に溶解させた。その後、（ニッポラン９８２、東ソー社製）１００．０質量部を、反応容器内の温度を６５℃に保持しつつ、徐々に滴下した。
滴下終了後、温度６５℃で２時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、固形分５０％、イソシアネート基含有量４．７重量％のイソシアネート基末端プレポリマー（ポリイソシアネート）を得た。
【００４５】
（（アミノ化合物の合成））
撹拌装置、温度計、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、撹拌しながら、原料となるアミノ化合物として１，４−ジアミノブタン１０．０ｇ（０．１１ｍｏｌ）、反応溶媒として純水２００ｍｌを４０℃まで加温した。次に、反応温度を４０℃以下に保持しつつ、付加原料としてプロピレンオキシド３８．３ｇ（０．６６ｍｏｌ）を３０分かけて徐々に滴下した。さらに２時間撹拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱して水を留去し、アミノ化合物（テトラキス（２−ヒドロキ
シプロピル）ブチレンジアミン）を得た。
【００４６】
（（表面層の作成））
表面層２１ａの材料として、以下の材料を撹拌混合した。
・イソシアネート基末端プレポリマー：８４．８質量部
・アミノ化合物（テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）ブチレンジアミン）：１５．２質量部
・カーボンブラック（商品名ＭＡ−２３０、三菱化学社製）：１０．０質量部
・ウレタン樹脂微粒子（商品名、アートパールＣ−４００；根上工業社製）：３０．０質量部
【００４７】
次に、総固形分比が３０質量％となるようにＭＥＫを加えた後、サンドミルにて混合した。更に、ＭＥＫで粘度１０〜１３ｃｐｓに調整して表面層形成用塗料を調製した。
【００４８】
次いで、先に作成した弾性ローラを表面層形成用塗料に浸漬して、弾性ローラの弾性層２１ｂの表面に当該塗料の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに温度１６０℃にて１時間加熱処理することで弾性層２１ｂの外周に膜厚約１５μｍの表面層２１ａを設け、実施例１に係る現像剤担持体を作成した。なお、ここで示した材料や製造方法は、あくまでも好適な一例を示すものである。
【００４９】
＜現像に用いるトナーの特性＞
現像剤としてのトナーには、例えば負極性の重合磁性トナーを利用できる。一例として、磁性トナーの重量平均粒径７．８μｍ、磁性体の入れ目を６５部とした。また、磁性トナーは、平均円形度が高い方が好ましい。具体的には、０．９６０以上、更に好ましくは０．９７０以上であると、現像剤担持体とトナーの接触が活発に行われ、本発明での効果が得られやすい。
【００５０】
本発明における平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。本発明では東亜医用電子社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて粒子形状の測定を行い、円形度を下記式１により求める。更に下記式２で示すように、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。
【式１】
【００５１】
2020148839.tif 000005
【式２】
【００５２】
2020148839.tif 000006
【００５３】
なお、本発明で用いている測定装置である「ＦＰＩＡ−２１００」は、まず各粒子の円形度を算出する。算出後、平均円形度を算出するときには、まず、各粒子を、得られた円形度によって、円形度０．４００〜１．０００を所定の間隔で分割した分割範囲に分ける。そして、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度の算出を行う。なお、具体的には、円形度０．４００〜１．０００を、０．０１０間隔で６１分割した分割範囲に分けている
。すなわち、各範囲は、「０．４００以上０．４１０未満」，「０．４１０以上０．４２０未満」，…，「０．９９０以上１．０００未満」，および，「１．０００」のようになる。
【００５４】
この算出法で算出される平均円形度の各値と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によって算出される平均円形度の各値との誤差は、非常に少なく、実質的には無視できる程度である。そのため、本発明においては、算出時間の短縮化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこの様な算出法を用いている。
【００５５】
＜転写および定着＞
転写材Ｐ（記録材）は転写材収容部７０に収容されている。そして、画像形成が開始されると、制御部４０は、感光体ドラム１１へのトナー像の形成タイミングとの同期を取りながら、転写材収容部７０から転写材供給ユニット６により転写材Ｐを分離給送し、転写部（位置ｂ）へと送り出す。転写手投としての導電性の転写ローラ４は、感光体ドラム１１に所定位置で圧接している。本実施例では、転写ローラ４に、＋２０００Ｖの電圧を印加し、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を転写材Ｐへ転写した。
【００５６】
定着装置としての定着ローラ５は、転写部を通過してトナー像が転写された転写材Ｐを加熱・加圧することにより、トナー像を転写材Ｐに定着させる（位置ｅ）。その後、トナー像が定着された転写材Ｐは装置外へ排出される。なお、感光体ドラム１１上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード１４によって除去されクリーニング装置１３に回収される。
【００５７】
［実施例１］
続いて、図１および図２の構成を備える画像形成装置１を用いて行われる、実施例１の構成と制御について詳細に説明する。
【００５８】
＜トナー電子供与・除電シーケンス＞
上述したように、電子供与性基と電子受容性基を含む表面層を備える現像スリーブ２１を用いることで、トナーの電荷をある程度良好に保つことができる。しかしながら、上記の現像スリーブ２１を用いるだけでは、例えば低湿度環境下において、トナーの過帯電を十分に抑制することができないことがある。この問題の原因は、低湿度環境では極性分子である水分子が現像剤担持体表面および近傍で少なくなるため、トナー電荷の暗減衰量が減り、結果として過帯電トナー量が増える傾向にあることである。
【００５９】
図４（ａ）を用いて、低湿環境下における現像スリーブ２１上のトナーの状態を説明する。図４（ａ）〜（ｄ）において、丸はトナーを示し、その中でも白抜き丸は過帯電トナーを、黒塗り丸は適正帯電トナーを、網掛けの丸は過帯電状態から適正帯電状態に移行中のトナーを示している。過帯電したトナーは現像スリーブ２１との鏡像力により強固に付着している。図中の黒矢印は鏡像力を示しており、矢印のサイズが力の強さを示している。図４（ａ）に示すように、過剰に帯電されたトナーは、現像剤担持体との間に働く鏡像力によって強固に固定され、トナー規制部材の規制力を上回り、現像剤担持体上のトナー層の乱れである規制不良が発生する。そして、規制不良によるかぶり・濃度異常等の画像不良が発生する要因となる。
【００６０】
そこで、本実施例は、非画像形成時のタイミングである画像形成後の後処理動作において、制御部４０が現像電源３２を制御して現像スリーブ２１に交流電圧を印加することによりトナー電子供与・除電シーケンスを行う。なお、本実施例の前提として、感光体ドラム１１表面は帯電ローラ１２により一様に帯電が行われ、−５００Ｖの状態である。トナ
ー電子供与・除電シーケンスとして、制御部４０が現像電源３２を制御して、飛翔バイアス−１３００Ｖ、引き戻しバイアス＋６００Ｖ、周波数２５００ＨｚのＡＣバイアスを、現像スリーブへ１秒間印加する。ここで、鏡像力によって現像スリーブ２１と強固に固定されている過帯電トナーを飛翔させるために、現像電源３２は画像形成時のＡＣバイアスに比べて大きいＡＣバイアスを印加している。ただし、これらの数値は一例に過ぎない。
【００６１】
図４（ａ）の状態から、トナー電子供与・除電シーケンスが開始される。現像スリーブ２１上のトナーは、飛翔バイアスによって、現像スリーブ２１から離れる方向（図中白矢印）の静電気力を受け（図４（ｂ））、引き戻しバイアスによって現像スリーブへ近づく方向（図中点線矢印）の静電気力を受ける。これによって現像スリーブ２１との鏡像力を打ち消す方向の静電気力を得た過帯電トナーは、現像スリーブ２１表面からの飛翔（図４（ｃ））と、引き戻しバイアスによる現像スリーブ表面との接触（図４（ｄ））を繰り返す。
【００６２】
このように接触を繰り返した結果、過帯電トナーは、現像スリーブ２１と様々な面で接触、摩擦する。その結果、過帯電トナーが除電されて適正な帯電状態になる。また、一度飛翔した過帯電トナーと現像スリーブ２１との間に他のトナーが介在することで、現像スリーブ２１との距離が離れ（図４（ｄ））、過帯電トナーと現像スリーブ２１の鏡像力が低下する。その状態で、現像スリーブ２１の回転に伴ってトナーが現像ブレード２３との当接部である位置ｆへ搬送されると、容易に移動、回転することが可能になり、過帯電トナーを除電できる。
【００６３】
過帯電トナーによる規制不良は低湿度環境において顕著に発生しやすい現象である。そのため、画像形成装置に配置された湿度センサ７２や温度センサ７３によって温度や絶対湿度（単位体積当たりの水分量（ｇ））などの設置環境の情報を検知し、任意の環境においてトナー電子供与・除電シーケンスを最適化することができる。
【００６４】
表１には、湿度センサ７２を用いた絶対湿度に基づく環境区分の一例を示す。環境区分Ｌ（Ｌｏｗ）は絶対湿度Ｄが５．０ｇ／ｍ３未満の環境を示す。本実施例では、環境区分Ｌのとき、印字動作後の後処理時にトナー電子供与・除電シーケンスを実施する。トナー電子供与・除電シーケンスを後処理時に行うことで、ユーザのプリント要求に対してトナー電子供与・除電シーケンスによる待機時間をなくすことができる。また、環境区分Ｎ（Ｎｏｒｍａｌ）（５．０≦Ｄ＜１５．０）および環境区分Ｈ（Ｈｉｇｈ）（１５．０≦Ｄ）では、動作時間短縮のためトナー電子供与・除電シーケンスを実施しない。環境区分は本発明の環境情報に当たる。本実施例では、湿度センサ７２が環境情報を取得する環境情報取得手段に相当する。表では環境区分の所定の閾値として、５．０ｇ／ｍ３と１５．０ｇ／ｍ３を示したが、この閾値湿度は一例に過ぎない。
【表１】
2020148839.tif 000007
【００６５】
＜検証実験＞
以下に本実施例におけるトナー電子供与・除電シーケンスの効果についての検証実験の結果を説明する。
【００６６】
表２は、環境区分Ｌである、Ｄ＝１．３ｇ／ｍ３（１５℃１０％ＲＨ（相対湿度））環
境下で２枚印字のジョブを行う印字動作を行った場合の結果である。「○」は異常なしであり、正常に印字ができていることを示す。「×」は異常発生を示し、低湿環境下において見られる、トナーの過帯電に付随する先端濃度薄やかぶりが発生していることを示している。
【表２】
2020148839.tif 000008
【００６７】
表２に示したとおり、比較例１のトナー電子供与・除電シーケンスを実行しなかった場合においては、１０００枚印字した辺りでかぶりと画像先端の濃度が薄くなる濃度異常が見られた。一方、実施例１のジョブごとの後処理時にトナー電子供与・除電シーケンスを実行した場合においては、１０００枚印字した場合でもかぶりや濃度異常が発生しなかった。
【００６８】
以上のように、電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂを併せ持つ現像スリーブ２１を用い、かつ、トナー電子供与・除電シーケンスを行うことで、トナーｔが過帯電を起こすようなことはなくなる。よって、規制不良の発生がせず、かぶりや濃度異常のような画像不良を抑制することができる。
【００６９】
また、本実施例では、トナー電子供与・除電シーケンス時に現像電源３２が現像スリーブ２１に印加するＡＣバイアスの実効値を画像形成中と同じとしているが、適宜変更することも可能である。飛翔バイアスは現像スリーブ２１上の過帯電トナーを現像スリーブ表面から飛翔させることができればよく、また、引き戻しバイアスは感光体ドラム１１から現像スリーブ２１へ引き戻すことができればよい。飛翔バイアスと引き戻しバイアスに対し、それぞれの時間比率を変更することや、画像形成時の値との差分を変更することで、感光体ドラム１１表面との静電気力を調整することが可能である。また、これらのバイアスの印加時間についても、印刷物の生産性を鑑みて調整することが可能である。
【００７０】
また、環境の判定方法は、本実施例のような絶対湿度を用いた判定に限られない。例えば、温度のみや絶対湿度のみ、または、これらを組み合わせた方法を用いて環境を判定してもよい。
また、トナー電子供与・除電シーケンスの実行頻度は上記例に限られず、一定の印刷枚数や現像スリーブの駆動時間などの動作ごとに行っても良い。さらに、環境区分ごとに実行頻度を変更しても良い。
【００７１】
［実施例２］
続いて、実施例２について説明する。上記実施例と同様の構成については同じ符号を付し、説明を簡略化する。本実施例では装置構成として実施例１と同様のものを用いる。
【００７２】
画像形成装置は、定着ローラ５やレーザビームスキャナ３の安定化のために、画像形成前に印字準備動作をする必要がある。画像形成装置において、一般的にコストや小型化の
観点から駆動モータを少なくする傾向があり、感光体ドラム１１、現像装置２、帯電ローラ１２なども同一の駆動モータで制御する場合が多い。この場合においては、定着ローラ５やレーザビームスキャナ３の準備動作と同時に、感光体ドラム１１、現像装置２、帯電ローラ１２なども駆動することがある。
【００７３】
この際、現像スリーブ２１上のトナーｔには、現像ブレード２３による摩擦帯電が繰り返し行われるため、過帯電したトナーが増加する。そして、現像スリーブ２１上のトナー層の乱れが発生し、現像スリーブ２１の一回転の間だけ濃度が薄くなるといった画像弊害が発生する、現像ゴーストと呼ばれる現象がある。このような現像ゴーストは、実施例１で課題とした過帯電トナーに起因する規制不良による濃度異常やカブリといった画像弊害に比べて、帯電の度合いが軽微な過帯電トナーでも発生することがわかっている。また、実施例１のようにトナー電子供与・除電シーケンスを印字動作後に行ったとしても、次の画像形成前に行われる印字準備動作中にトナーの過帯電がおこり、現像ゴーストが発生してしまう場合がある。このような場合には、画像形成命令を受信した後の画像形成前に、好ましくは画像形成直前の印字準備動作中に、トナー電子供与・除電シーケンスを行うことが望ましい。
【００７４】
しかしながら、実施例１で示したようなＡＣバイアスを現像電源３２が現像スリーブ２１に印加してしまうと、現像スリーブ２１上のトナーが感光体ドラム１１へ飛翔し、感光体ドラム１１にトナーが付着する。そして、感光体ドラム１１回転方向の下流に位置する転写ローラ４にトナー汚れが付着する。転写ローラ４にトナー汚れが付着すると、転写材Ｐの転写ローラ４と接する側の面に汚れが付着する紙裏汚れが発生してしまう。また、この紙裏汚れを予防するために転写ローラ４のクリーニングを行うと、印字開始タイミングが遅れてしまう。
【００７５】
以上のような印字準備動作中にトナー電子供与・除電シーケンスを行う場合に発生する諸問題を回避するためには、トナーの感光体ドラム１１への付着を防止する必要がある。
そこで、感光体ドラム１１と現像スリーブ２１の間に印加するＡＣバイアスをトナーが感光体ドラム１１まで到達しない振幅と周波数にする必要がある。
【００７６】
ここで、正弦波のＡＣバイアスを用いる場合、トナーがＡＣバイアスから受ける静電気力Ｆ（ｔ）は、
F(t) = QV0/D×sin(2πf・t) + QVdc/D
であり、２回の時間積分をすることで、トナーの位置Ｘ（ｔ）は、
X(t) = -Q/4π2MD×V0/f2×sin(2πf・t)+ Q/MD・Vdc/2*t2
となる。
ここで、各定数は以下の通りである。
Ｍ：トナーの質量
Ｑ：トナーの電荷
Ｖ０：ＡＣバイアスの振幅
ｆ：ＡＣバイアスの周波数
Ｖｄｃ：バイアスの直流成分
Ｄ：空隙距離
【００７７】
感光体ドラム１１へのトナーの付着を防止するには、感光体ドラム１１と現像スリーブ２１の空隙距離Ｄに対して、トナーの位置Ｘ（ｔ）が、
D > 2|X(t)|
を満たせばよい。これは、以下の（１）式の条件となる。
D2> Q/M×(V0 /2π2+ Vdc)/f2  …（１）
（１）式の条件を満たすＡＣバイアスを印加することで、トナー電子供与・除電シーケ
ンス中にトナーの感光体ドラム１１への付着を防止することができる。
【００７８】
本実施例では、トナー電子供与・除電シーケンス用のＡＣバイアスとして、制御部４０が現像電源３２を制御して、現像スリーブ２１に振幅±１００Ｖ、周波数２０００ＨｚのＡＣバイアスを１秒間印加することとした。印字動作準備中は、感光体ドラム１１表面の帯電は行われておらず、電位は０Ｖである。ここで、適正トナーのＱ／Ｍは８μＣ／ｇ程度であり、過帯電トナーのＱ／Ｍは３０μＣ／ｇ程度である。
【００７９】
表３は、２３℃５０％ＲＨ（絶対湿度Ｄ＝１０.３g/m３）環境下で本実施例の印字準備動作時にトナー電子供与・除電シーケンスを行った場合の１枚目の印字結果である。「○」は正常に印字ができていることを示す（異常なし）。「×」は現像ゴーストまたは紙裏汚れが発生していることを示す（異常発生）。比較例２では除電シーケンスを行っていない。比較例３では、除電シーケンスのＡＣバイアスの振幅を±１０００Ｖとした。
【表３】
2020148839.tif 000009
表３に示したとおり、トナー電子供与・除電シーケンスを実行しなかった比較例２においては、現像ゴーストが見られた。また、トナー電子供与・除電シーケンスを実行したがＡＣバイアスが高い比較例３においては、現像ゴーストは発生しなかったが、紙裏汚れが発生した。一方、トナー電子供与・除電シーケンスを実行し、かつＡＣバイアスを±１００Ｖとした実施例２では、現像ゴーストと紙裏汚れが共に発生しなかった。
【００８０】
このように、トナー電子供与・除電シーケンス中のＡＣバイアスとして適切な値を設定することで、トナーｔの感光体ドラム１１への付着を防止することが可能となり、現像ゴーストの発生を予防することができる。なお、本実施例においては正弦波のＡＣバイアスを用いたが、矩形波や三角波などでもよい。この場合もＡＣバイアスを同様にして導出することができる。
【００８１】
［実施例３］
続いて、実施例３について説明する。上記実施例と同様の構成については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
【００８２】
＜装置構成＞
本実施例では、図５に示すような、接触現像方式を採用して感光体ドラム１１上の静電潜像を可視化する画像形成装置１を用いる。
本実施例の現像装置２も、現像スリーブ２１とマグネットローラ２２と現像ブレード２３を有している。現像装置２には、また、磁性現像剤としてのトナーｔが収容されている。本実施例においても、実施例１と同一の現像スリーブ２１を用いる。
【００８３】
そして、本実施例の現像装置２は、現像スリーブ２１が所定の押圧力で感光体ドラム１１と接触するように、現像スリーブ２１の姿勢を保持する、加圧バネ２６を有する。これ
により、画像形成中は現像スリーブ２１と感光体ドラム１１が接触した状態で回転駆動される。画像形成装置は、現像スリーブ２１に現像バイアスを付加する現像電源３２を有している。現像スリーブ２１と感光体ドラム１１上の静電潜像との間の電位差により感光体ドラム１１上の静電潜像をトナー像に顕像化する。本実施例において、画像形成中の現像バイアスとして、制御部４０が現像電源３２を制御して現像スリーブ２１に−３５０ＶのＤＣバイアスを印加している。ただし、この数値は一例に過ぎない。
【００８４】
＜トナー電子供与・除電シーケンス＞
本実施例のような接触現像方式の構成においても、低温低湿環境下などでは、トナーｔの過帯電を十分に抑制することができないことがある。例えば、画像形成中に現像に使用されなかった現像スリーブ２１上のトナーｔには、現像ブレード２３による摩擦帯電が繰り返される。これにより、過帯電トナーが増加し、規制不良といった現像スリーブ２１上のコートの乱れが発生し、カブリや現像スジといった画像弊害が発生する。
【００８５】
そこで、本実施例のような接触現像方式においても、制御部４０が現像電源３２を制御して非画像形成時に現像スリーブ２１へＡＣバイアスを印加することで、過帯電トナーが現像スリーブ２１と十分に摩擦や接触し、電子受容性基Ｂに受容される電荷の量を増やすようにした。これにより、トナーの過帯電を抑制している。
【００８６】
図５、図６を用いて本実施例のトナー電子供与・除電シーケンスを説明する。画像形成動作終了後の非画像形成時、制御部４０が現像電源３２を制御して、現像スリーブ２１へトナー電子供与・除電シーケンスのためのＡＣバイアスを印加する。ＡＣバイアスとして、飛翔バイアス−４５０Ｖ、引き戻しバイアス＋７５０、周波数２０００ＨｚのＡＣバイアスを１秒間印加した。実効値は、＋１５０Ｖである。感光体ドラム１１の表面を帯電せずに感光体ドラム１１と現像スリーブ２１を回転駆動させる。
【００８７】
図６においても、丸はトナーを示し、白抜き丸は過帯電トナー、黒塗り丸は適正帯電トナー、網掛けの丸は過帯電状態から適正帯電状態に移行中のトナーに相当する。図６（ａ）に示すように、感光体ドラム１１と現像スリーブ２１の当接位置の近傍において、微小な隙間Ｇが形成される。図６（ａ）は、特に除電シーケンスを行わずに現像スリーブ２１と感光体ドラム１１を回転駆動した様子を示している。そのため図示したように、過帯電トナーが特に除電されることがない。
【００８８】
一方、本実施例においては、隙間Ｇの領域で、現像スリーブ２１上のトナーが、現像スリーブ２１から離れる方向の飛翔バイアスの電界により、現像スリーブ２１から感光体ドラム１１方向へ飛翔する。
図６（ｂ）に示す感光体ドラム１１の回転方向Ｅの上流領域では、トナーｔが現像スリーブ２１からの飛翔（白抜き矢印）と現像スリーブ２１への衝突（点線の白抜き矢印）を繰り返し、当接位置へ搬送される。上述のように、飛翔バイアスに比べて引き戻しバイアスが大きいため、上流領域で感光体ドラム１１へ飛翔したトナーもすべて現像スリーブ２１へ引き戻される。
【００８９】
また、図６（ｃ）に示す下流領域においても、同様に、飛翔バイアスによる現像スリーブ２１からの飛翔と、引き戻しバイアスによる現像スリーブ２１との衝突が発生する。その後、現像スリーブ２１の回転によって、感光体ドラム１１と現像スリーブ２１の距離が離れるのに伴い、飛翔していたトナーの大部分は、引き戻しバイアスの影響で現像スリーブ２１へ引き戻された状態で搬送されることになる。
【００９０】
このように、過帯電トナーが飛翔と引き戻しを繰り返すことにより、トナーが電子供与性基と電子受容性基を併せ持つ現像スリーブ２１と様々な面で接触、摩擦する。その結果
、除電が実施され、トナーの適正帯電化が可能となる。また、一度飛翔した過帯電トナーと現像スリーブ２１との間に他のトナーが介在することで、現像スリーブ２１との距離が離れ、過帯電トナーと現像スリーブ２１の鏡像力が低下する。その状態で、現像スリーブ２１の回転に伴い、現像ブレード２３との当接部である位置ｆへ搬送されると、トナーが容易に移動、回転することが可能になり、過帯電トナーを除電することができる。なお、本実施例の説明で用いた印加電圧や周波数などは一例に過ぎない。
【００９１】
＜検証実験＞
以下に本実施例におけるトナー電子供与・除電シーケンスの効果について検証実験の結果を説明する。本実施例では湿度センサ７２が、環境情報としての環境区分Ｌを取得する環境情報取得手段に相当する。
【００９２】
表４は、環境区分Ｌである1.3 g/m３（１５℃１０％ＲＨ）環境下で、２枚印字のジョ
ブを行う印字動作を行った場合の結果である。「○」は正常に印字ができていることを示し（異常なし）、「×」は低湿環境下において見られるトナーの過帯電に付随する白地部へのかぶりが発生していること（異常発生）を示している。
【表４】
2020148839.tif 000010
表４に示したとおり、比較例３（トナー電子供与・除電シーケンスを実行しなかった場合）においては、１０００枚印字した辺りで、現像スリーブ２１上のコートの乱れに付随し、白地部にトナーが現像されてしまうかぶりという異常が見られた。一方、実施例３（ジョブごとの後処理時にトナー電子供与・除電シーケンスを実行した場合）においては、１０００枚印字した場合でもかぶりや濃度異常が発生しなかった。
【００９３】
以上のように、接触現像方式の場合でも、電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂを併せ持つ現像スリーブ２１を用い、かつ、トナー電子供与・除電シーケンスを行うことで、トナーｔが過帯電を起こすようなことはなくなる。よって、規制不良が発生せず、かぶり現像スジのような画像不良を抑制することができる。
【００９４】
また、本実施例では、接触現像方式における画像形成時と同様に、現像スリーブ２１と感光体ドラム１１が当接した状態でトナー電子供与・除電シーケンスを行っている。しかし、現像スリーブ２１と感光体ドラム１１が離間した状態で除電することも可能である。その場合は、非画像形成時において、画像形成装置による離間機構を駆動させ、離間リブ２７を押圧するなどの方法で、現像スリーブ２１を感光体ドラム１１から一定距離離間させる。その後、現像スリーブ２１上のトナーを飛翔させることができるＡＣバイアスを印加することで、同様のトナー電子供与・除電シーケンスを行うことができる。
【００９５】
［実施例４］
続いて実施例４について説明する。上記各実施例と共通の構成については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
【００９６】
＜装置構成＞
本実施例では、図８に示す画像形成装置１を用いる。本実施例では、像担持体である感光体ドラム１１は、φ２４ｍｍの負極性ＯＰＣ感光体である。本実施例の感光体ドラム１は、帯電装置駆動モータ（不図示）により外部から、矢印の時計方向に一定速度をもって回転駆動される。ここでは、周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）とする。本実施例では接触ＤＣ帯電方式を採用し、帯電ローラ１２は所定の圧力で感光体ドラム１１と接触し、位置ｃで帯電ニップを形成する。制御部４０が帯電電源３１を制御して帯電ローラ１２に印加する直流電圧は、感光体ドラム１１表面と帯電ローラ１２と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−１２５０Ｖの直流電圧を印加している。このとき、感光体ドラム１１面を帯電電位（暗部電位）Ｖｄ＝−６００Ｖに一様に接触帯電させている。
【００９７】
本実施例でも、帯電された像担持体に静電潜像を形成する手段としての露光手段として、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザビームスキャナ３を用いる。このレーザビームスキャナ３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を出力し、該レーザ光で感光体ドラム１１の一様帯電面を走査露光する（符号ＬＡ）。レーザパワーは、感光体ドラム１１の一様帯電処理面をレーザ光で全面露光した場合の電位Ｖｌ＝−１００Ｖになるように調整されている。
【００９８】
現像部材を有する現像手段としての現像装置２は、感光体ドラム上に形成された静電潜像に現像剤としての磁性トナーを供給する。本実施例では、現像部材に電圧を印加する電圧印加手段としての現像電源から、現像担持体としての現像スリーブ２１に、現像バイアス（Ｖｄｃ）−４００Ｖが印加される。本実施例の現像方式は接触現像方式とするが、これには限定されない。なお、上記の説明におけるサイズや印加電圧、周速度などは一例に過ぎない。
【００９９】
＜現像装置＞
図８に示すように、本実施例の現像スリーブ２１も、回転自在に現像装置２に支持されている。図９に示す現像スリーブ２１は、現像装置駆動モータ（不図示）により感光体ドラム１１に対して周速度１４０％（２１０ｍｍ／ｓｅｃ）で独立に回転駆動する。現像スリーブ２１は、外径１１ｍｍ、内径９ｍｍの中空のアルミ素管（基体２１ｃ）の周囲に５００μｍの導電性弾性ゴム層（弾性層２１ｂ）を設けたものである。導電性弾性ゴム層の表面（表面層２１ａ）には、現像剤を搬送するために、表面粗さＲａ１．０μｍ〜４．０μｍの構造が設けられている。
【０１００】
負帯電特性のトナーｔは、現像装置内部で撹拌部材２４によって撹拌され、現像スリーブ２１近辺まで搬送され、マグネットローラ２２の磁力により現像スリーブ表面に供給される。現像スリーブ表面に供給された現像剤は、現像ブレード２３の規制ニップｆを通過することで均一薄層化する。さらに、現像剤が回転し、現像スリーブ２１と摩擦されることによって負極性に帯電する。その後、感光体ドラム１１と接触する現像位置まで搬送され、静電潜像を現像する。
図９に示す本実施例の現像ブレード２３は、厚さ１００μｍ程度の支持部材２３ａと、支持部材２３ａの先端に取り付ける樹脂層２３ｂとを有する。支持部材２３ａ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２３ｂは導電性樹脂である。樹脂層２３ｂは、現像スリーブ２１の表面に所定の圧力で当接している。ここでの当接力は、約２０ｇｆ／ｃｍ〜４０ｇｆ／ｃｍ（現像スリーブ２１の長手方向についての１ｃｍ当たりの当接荷重）とする。
【０１０１】
本実施例では、弾性を持たせるために支持部材２３ａとしてＳＵＳを用いている。ただ
し、支持部材２３ａとして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硬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２３ｂは支持部材２３ａ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。なお、上記の説明におけるサイズ、材質、印加電圧、周速度などは一例に過ぎない。
【０１０２】
＜課題の検討＞
本実施例においても、表面層に電子受容性基および電子供与性基を備える現像スリーブを用いることで、トナーの帯電状態をある程度は制御できる。しかし、本実施例でも、上記の現像スリーブを用いるだけでは低温低湿環境においてトナーの過帯電を十分に抑制することができない。図１０を用いて詳細に説明する。
【０１０３】
図１０のトナーｔと現像スリーブの表面層２１ａとの間に記載される矢印の大きさは、単位時間あたりの電荷の移動量をあらわしている。図１０（ａ）のように通常環境においては、トナーｔと現像スリーブの表面層２１ａの接触面において、電子供与性基Ａと電子受容性基Ｂの電荷のやりとりを十分に行うことができるので、適正帯電トナーとなる。しかしながら、図１０（ｂ）のように低温低湿環境においては、トナー抵抗が高くなるため、トナー表面から現像スリーブの表面層２１ａへの電荷が移動しにくくなる。そのため、電子受容性基Ｂとの摩擦により電荷を受領する速度が落ちるため、十分に過帯電トナーの電荷を受領することができないことがある。従って、鏡像力によって過帯電トナーが現像スリーブ２１に対して強固に固定され、規制部材である現像ブレードの規制力を上回る。これにより、現像スリーブ２１上のトナー層の乱れが発生し、規制不良などによる画像弊害が発生する。
【０１０４】
そこで本実施例では、低温環境においても過帯電トナーを抑制するために、電子受容性基Ｂとトナーの摩擦による電荷移動を十分に行う方法を検討する。すなわち、トナーと現像スリーブ表面との接触時間を長くすることによって、トナーから電子受容性基Ｂへの電荷移動を促進させる。すなわち、現像スリーブ２１の回転スピードを遅くすることによって、規制ニップｆ中のトナーの回転によるトナーｔと電子受容性基Ｂの接触面の移動変化を遅くし、電子受容性基Ｂとトナーの摩擦による電荷移動を十分にできるようにする。
【０１０５】
＜検証検討＞
本実施例では、現像スリーブ２１の回転速度を変化させることで、トナーの過帯電を抑制する。図８、図９の構成を用いて、現像スリーブ２１を５００回転させた後のトナー帯電量Ｑ／Ｍの測定を、現像スリーブ２１の回転速度を振って（回転速度を様々に変化させて）実施した。
【０１０６】
トナー帯電量Ｑ／Ｍは、図１１に示すように、ファラデー・ゲージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）４１０を用いて測定した。ファラデー・ゲージは、軸径の異なる金属筒を同軸になるように配置した二重筒を備え、二重筒の内筒内にさらにトナーを取り入れるためのトナー捕集ろ紙（フィルター）４１３を備えている。二重筒の内筒４１２と外筒４１１は絶縁部材４１４によって絶縁されていて、内筒４１２の中に電荷量ｑの帯電粒子を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電荷量ｑの金属円筒が存在するのと同様になる。そして、二重筒に誘起された電荷量を”ＫＥＩＴＨＬＥＹ  ６１６  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ”で測定し、測定された電荷量を内筒中のトナー重量で割ったものをトナー帯電量Ｑ／Ｍとした。
【０１０７】
その結果を図１２（ａ）に示す。２３℃５０％の環境においては、現像スリーブ２１の
Ｑ／Ｍは、速度によらず安定している。一方、低温低湿の１５℃１０％環境においては、現像スリーブ２１の回転速度が２００（ｍｍ／ｓｅｃ）以上になると、Ｑ／Ｍが上昇していることがわかる。本実施例の構成においては、Ｑ／Ｍが４０μＣ／ｇを超えると、規制不良が発生した。
【０１０８】
つまり、低温低湿環境において、現像スリーブ２１のスピードが２００ｍｍ／ｓｅｃ以上になると、現像規制ニップ中のトナーの回転によって、現像スリーブの表面層２１ａにある電子受容性基Ｂとトナーの接触面の移動が速くなり、電荷を受容するための時間が足りなくなる。その結果、電子受容性基が電荷を十分に受容できなくなり、規制不良などの画像不良が発生していると想定される。
【０１０９】
ここで、現像スリーブの速度３００ｍｍ／ｓｅｃで５００回転させた後に、現像スリーブの回転速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃに落としたときの、現像スリーブ上のトナーのＱ／Ｍの変化を図６（ｂ）に示す。現像スリーブの回転速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃすると、現像スリーブ１０回転程で、Ｑ／Ｍの低下が見られた。現像スリーブの表面層２１ａにある電子受容性基Ｂとトナー接触面がトナーの回転によって変化する前に、十分に電子受容性基Ｂの機能が得られていることがわかる。なお、上記の検証における数値は一例に過ぎない。
【０１１０】
＜低温耐久比較＞
本実施例の構成を用いて耐久評価を行った。図１３は、本実施例における画像形成の工程ごとのモータの回転速度を示している。図１３にあるように、後回転のみ現像の回転速度を半分にした。現像回転速度は、１０５ｍｍ／ｓｅｃとし、後回転時は、現像スリーブを１０回転（３．２秒間）させて、以下の条件で耐久試験を行った。比較例としては、現像回転速度を一定にして耐久試験を行った。
【０１１１】
（耐久条件）
環境：１５℃１０％
トナー量：６０ｇ
印字モード：印字率２％、２枚間欠
印字枚数１０００枚
紙種：ゼロックスバイタリティ７５ｇ紙
【０１１２】
表５に、本実施例の条件と比較例の条件における、様々な枚数での耐久試験の結果を示す。
【表５】
2020148839.tif 000011
表中、「○」は、異常なし。「△」は、軽微規制不良、「×」は、規制不良を表している。本実施例の構成においては、耐久試験を通して画像弊害がなかった。
【０１１３】
また、図１４に示すように、本実施例の構成では、トナーのＱ／Ｍも安定し良好な画像を得ることができた。比較例では、現像スリーブ２１上のトナー帯電量Ｑ／Ｍが徐々に上昇し、７５０枚において規制不良が現れた。従って、本実施構成では、低温環境においても、現像の回転速度を落とすことによって、本構成の現像スリーブ２１の機能を十分に発揮し、安定的な画質を得ることができた。
【０１１４】
なお、本実施例では、後回転のみ現像スリーブの回転速度を遅くしたが、後回転だけに限らず、前回転や紙間中に現像スリーブの回転速度を遅くしても同様の効果が得られる。また、ある一定の枚数ごとに、現像スリーブを遅くして空回転をすることや、かぶりを抑制するために現像装置を離間させる構成をとって、現像スリーブのみ回転させるなどしても良い。
【０１１５】
［実施例５］
本実施例の画像形成装置は、実施例４の構成に加え、環境情報取得手段を更に含んでいる。また、駆動入力は、帯電装置のみに入力する。本実施例では、帯電装置と現像装置が一体となっており、帯電モータにより感光体ドラム１１が１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転され、感光体ドラム１１と連動して現像スリーブ２１は、２１０ｍｍ／ｓｅｃで回転される構成をとる。ただし、これらの数値は一例に過ぎない。
【０１１６】
本実施例では、絶対湿度に基づく環境区分を設定しておき、温湿度センサによって検知した温度および相対湿度から絶対湿度を計算し、計算された絶対湿度により環境区分を判定する。そして、環境補正を行う。
【０１１７】
表２に絶対湿度に基づく環境区分の一例を示す。
【表６】
2020148839.tif 000012
なお、表６では絶対湿度の段階（低／通常／高）のみに基づいて環境を区分している。しかし、さらに温度条件を加えても良い。例えば、環境区分ＮＮは常温常湿環境、環境区分ＬＬは低温低湿度環境、環境区分ＨＨは高温高湿度環境としても良い。その場合の区分の一例として、”２３℃５０％ＲＨ”のときは常温常湿環境（絶対湿度Ｄ１０．３ｇ／ｍ３）、”１５℃１０％ＲＨ”のときは低温低湿度環境（絶対湿度Ｄ１．３ｇ／ｍ３）、”２７℃８０％ＲＨ”のときは高温高湿度環境（絶対湿度Ｄ２０．６ｇ／ｍ３）、とそれぞれ判定しても良い。ただし、これらの閾値は一例に過ぎない。
【０１１８】
本実施例では、ＬＬ環境と判定されたときに、２５０枚印字するごとに、プロセスカートリッジを半速にし、プロセススピード７５ｍｍ／ｓｅｃに落とし、非画像形成中に現像スリーブ２１を３０回転させるＱ／Ｍ適正化シーケンスが入る。このようにすることで、Ｑ／Ｍ適正化シーケンスが必要なＬＬ環境のみに作動させることができ、ＮＮ，ＨＨ環境などＱ／Ｍ適正化シーケンスの必要のない環境において、作動することをなくしトナー劣化などのプロセスユニットの消耗品を抑制することができる。
【０１１９】
図１５に、本実施例で実施例４と同様に、比較例と実施例との耐久比較を行った結果を示す。比較例では、現像スリーブ２１上のトナー帯電量Ｑ／Ｍが徐々に上昇し、７５０枚
において画像不良による画像欠陥が現れた。一方、本実施例の構成においては、現像スリーブ２１上のＱ／Ｍは、耐久試験を通じて上昇していくものの、２５０枚ごとに上記で述べたシーケンスが入ることで、Ｑ／Ｍが落とすことができ、耐久を通して良好な画像を得ることができた。
【０１２０】
なお、環境の判定方法はこれだけに限られない。例えば本実施例では、絶対湿度から環境を判定したが、温度のみや相対湿度のみ、または、これらを組み合わせた方法を用いて環境を判定してもよい。
【０１２１】
［実施例６］
続いて実施例６について説明する。図１６に示す画像形成装置１や、図１７は現像装置の概略断面図について、上記各実施例と共通の構成については同じ符号を付し、説明を簡略化する。画像形成装置１は、転写式電子写真プロセス利用のモノクロレーザプリンタである。
【０１２２】
＜装置構成と制御＞
（画像形成装置）
本実施例でも、像担持体である感光体ドラム１１は、本例ではφ２４ｍｍの負極性ＯＰＣ感光体である。感光体ドラムは、帯電装置駆動モータ（不図示）により外部から、矢印の時計方向に周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動される。本実施例は接触ＤＣ帯電方式を採用し、帯電ローラ１２は所定の圧力で感光体ドラム１１と接触し、位置ｃで帯電ニップを形成する。制御部４０が帯電電源３２を制御して帯電ローラ１２に印加する直流電圧は、感光体ドラム１１表面と帯電ローラ１２と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−１１５０Ｖの直流電圧を印加している。このとき、感光体ドラム１１面を帯電電位（暗部電位）Ｖｄ＝−６００Ｖに一様に接触帯電させている。
【０１２３】
画像形成装置は、帯電された像担持体に静電潜像を形成する手段としての露光手段として、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザビームスキャナを備える。このレーザビームスキャナ３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を出力し、該レーザ光で感光体ドラム１１の一様帯電面を走査露光する（ＬＡ）。レーザパワーは、感光体ドラム１１の一様帯電処理面をレーザ光で全面露光した場合の電位Ｖｌ＝−１００Ｖになるように調整されている。なお、上記のサイズ、周速度、電位などの数値は一例に過ぎない。
【０１２４】
（現像装置）
図１７に示される、現像部材を有する現像手段としての現像装置２は、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像に感光体ドラム１１と現像スリーブ２１の対向部である位置ａにおいて接触しながらトナーｔを供給する、接触現像方式を採用している。現像装置２は、現像剤としての負極性のトナーｔを収容する収容部２５と現像スリーブ２１とマグネットローラ２２と現像ブレード２３を有している。現像スリーブ２１は、φ１２ｍｍで回転可能に現像装置に取り付けられている。収容部２５内のトナーｔはシート部材と軸３５からなるトナー送り手段３６により現像スリーブ２１へと送られつつ、現像スリーブ２１に内包された磁界発生手段であるマグネットローラ２２の磁力により現像スリーブ２１表面に引き付けられる。
【０１２５】
トナーｔは現像スリーブ２１の回転に追従し、現像スリーブ２１と現像ブレード２３で所定の幅をもって形成されるニップｎで負極性に摩擦帯電される。現像スリーブ２１には本体に備えられた現像バイアス印加手段（不図示）により、−３００Ｖの現像バイアス（Ｖｄｃ）が印加されており、感光体ドラム１１の静電潜像との電位差によりトナーｔを感
光体ドラム１１表面へと供給し、トナー像化する。なお、上記のサイズ、電位などの数値は一例に過ぎない。
【０１２６】
（現像スリーブと規制部材）
図１８を参照しつつ、現像装置が備える現像スリーブと規制部材の構成についてさらに詳細に説明する。図１８は現像スリーブ２１近傍の概略断面図である。現像スリーブ２１は回転自在に現像装置２に支持されており、現像装置駆動モータ（不図示）により感光体ドラム１１に対して周速度１４０％（２１０ｍｍ／ｓｅｃ）で独立に回転駆動できる。現像スリーブ２１は、外径１１ｍｍ、内径９ｍｍの中空のアルミ素管（基体２１ｃ）の周囲に５００μｍの導電性弾性ゴム層（弾性層２１ｂ）を設けたもので、導電性弾性ゴム層の表面（表面層２１ａ）は現像剤搬送のため、表面粗さＲａ１．０μｍ〜４．０μｍの構造を設けている。
【０１２７】
現像ブレード２３は、厚さ１００μｍ程度の支持部材２３ａと、支持部材２３ａの先端に取り付ける樹脂層２３ｂとを有する。支持部材２３ａ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２３ｂは導電性樹脂を用い、現像スリーブ２１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２１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。
【０１２８】
本実施例では、支持部材２３ａ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硬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２３ｂは支持部材２３ａ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。なお、上記のサイズ、材質、当接力などは一例に過ぎない。
【０１２９】
＜現像ブレードバイアス＞
先述したように、現像ブレード２３は導電性を有しており、画像形成本体に備えられた現像ブレードバイアス印加手段３３が、制御部４０の制御に従い、矩形波の交流バイアス（図１９参照、Ｖｍａｘ：−４５０Ｖ、Ｖｍｉｎ：−１５０Ｖ、Ｄｕｔｙ比：５０％）を印加する構成としている。これにより、現像スリーブ２１と現像ブレード２３とのニップｎ間に交番電界が形成され、トナーｔには現像スリーブ２１側と現像ブレード２３側へと交互にクーロン力が働く。その結果、ニップｎ間での転動性が向上し、トナーｔは現像スリーブ２１とさまざまな面で接触、摺擦されることが可能となる。そのため、先述した電子供与性基Ａおよび電子受容性基Ｂのフェルミ準位の領域への収束スピードが向上する。すなわち、印字した部分は素早く電荷を保持し、印字していない部分は過度な電荷を供与することができ帯電性が同等になり、結果、現像ゴーストの抑制につながる。
【０１３０】
ニップ通過内で交互にクーロン力をトナーに加えるためには、現像ブレードバイアスの条件として、周波数はニップｎを通過時間内に１波数以上の振幅が望ましい。そこで、実施例６−１としてはニップｎを０．３ｍｍ、現像ブレードバイアスの周波数を２０００Ｈｚとしており、これは２．８波程度である。また、実施例６−２としてニップｎは０．３ｍｍ、現像ブレードバイアス周波数を４０００Ｈｚとした。これは５．７波程度である。実施例６−３としてはニップｎを０．２ｍｍとし、現像ブレードバイアスの周波数を１１００Ｈｚとした。これは１．０波程度である。
【０１３１】
さらに、比較例として、比較例６−１は本実施例における現像スリーブを用い、現像ブレードバイアスとしては現像スリーブと同電位になるように設定した構成である。すなわち、ブレードとスリーブ間に交番電界を形成していない。比較例６−２は特許文献１にあ
る現像スリーブ、すなわち、電子供与性基Ａとして振る舞う三級アミン構造を含み、電子受容性基Ｂとして振る舞うポリカーボネート結合を有していないもの、現像ブレードバイアスとしては本実施例と同様の交流バイアス設定を印加した構成である。
【０１３２】
上記構成の現像装置２を用いた検証結果を詳述する。検証方法としては、ベタ黒（１００％印字画像）を１５０ｍｍ印字した直後（ベタ黒後）の現像スリーブ２１のトナー帯電量と、ベタ白（０％印字画像）を１５０ｍｍ印字した直後（ベタ白後）の現像スリーブ２１の現像スリーブ上のトナー帯電量を測定した。さらに画だしによる現像ゴーストの確認を行った。なお、トナー帯電量Ｑ／Ｍは、図１１と同様のファラデー・ゲージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）を用いて測定した。表１に結果を示す。
表１は白後と黒後の現像スリーブ２１上のトナーの帯電量及び１０００枚プリントした際の画像不良の結果を示す。なお、現像ゴーストのレベルに関して、「○」は発生なし、「△」は許容範囲内での発生、「×」は許容できないレベルである。
【表７】
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【０１３３】
比較例１および２のどちらも白後と黒後のＱ／Ｍに差が生じており、現像ゴーストも発生した。それに対して、実施例６−１〜６−３の構成にすることで、白後と黒後のＱ／Ｍに差は少なく、現像ゴーストの発生もなかった。
【０１３４】
以上の結果から、制御部４０が現像ブレードバイアス印加手段３３を制御して現像ブレード２３に交流バイアスを印加し、ニップｎや周波数を適宜設定し、ニップｎ通過時間内の波数を１波以上とすることで本実施例における現像スリーブ２１の機能を十分に発揮し、安定した画質を得られることを確認できた。
【０１３５】
本実施例においては、制御部４０がニップｎや周波数を変更してニップｎ通過時間内における波数を変更したが、その他プロセススピードや現像スリーブ周速度を適宜設定することで調整してもよい。
また、本実施例においては、現像ブレードバイアスの波形は矩形波を用いたが、この限りではなく、例えば正弦波や三角波、のこぎり波でもニップ間でのトナーの転動性を向上させることができればよい。
また、トナーとして一成分磁性トナーを使用したが現像装置の配置や、供給部材を追加することで、磁力以外でトナーを供給することができれば、非磁性トナーを使用しても構わない。
【０１３６】
［実施例７］
本実施例に係る画像形成装置の構成は、実施例６の画像形成装置に環境情報取得手段が設けられている点が異なる。本実施例の画像形成装置は、取得した環境情報に基づいて現像ブレードバイアスを異なる設定にする点に特徴がある。上記各実施例と同一の構成については同一の符号を付し、説明を簡略化する。
【０１３７】
＜課題＞
上述したように、低湿度環境などでは、トナーへの過帯電が十分に抑制できず、規制不良などの課題が発生することがあった。すなわち、通常の場合は、トナーが保持した電荷の一部は、大気中に含まれる極性分子である水蒸気を通して抜けていく。しかし、低湿度環境では大気中の水蒸気が少ないため、抜けていく電荷量が少ない。その結果、低湿度環境では過帯電トナーの量が増大する。電子受容性基Ｂのフェルミ準位は低湿度環境でも変化しないため、フェルミ準位差による過帯電トナーの電荷の受容が十分でなくなる。このような過剰に帯電されたトナーは、現像剤担持体との間に働く鏡像力によって強固に固着し、トナー規制部材の規制力を上回ってしまう。その結果、現像剤担持体上のトナー層の乱れ、濃度ムラやカブリといった規制不良を引き起こす。
【０１３８】
そこで本実施例では、環境情報として湿度を測定し、湿度に応じて、制御部４０が現像ブレードバイアス印加手段３３を制御して、トナーにかかるクーロン力を変化させる。すなわち、低湿環境においては、制御部４０は、電子受容性官能基Ｂからトナーにかかるクーロン力を通常湿度時よりも大きくなるように制御する。これにより、過帯電トナーから電子受容性官能基Ｂに受容される電荷の量が増えるため、過帯電を解決できる。
【０１３９】
具体的には、画像形成装置は、環境情報取得手段としての湿度検知手段を備える。そして、相対湿度が３０％を下回った場合に低湿度（環境区分Ｌ）と判断する。なお、３０％〜７０％の時は通常湿度（環境区分Ｎ）、７０％以上の時は高湿度（環境区分Ｈ）と判断する。
【０１４０】
そして、低湿度環境と判断した場合には、制御部４０が現像ブレードバイアスを図２０のように設定する。すなわち、現像バイアスに対してネガ極性側の絶対値を大きくする設定である、除電モードバイアスとする。具体的にはＶｍａｘを−６００Ｖ、現像バイアスＶｄｃとの電位差をΔ−３００Ｖとした。
【０１４１】
表８に、本実施例において現像スリーブ上のトナーの帯電量及び１０００枚プリントした際の画像不良の結果を示す。比較例７−１は除電モードバイアスに設定しない場合、すなわちＶｍａｘを−３００Ｖ（Ｖｄｃとの電位差がΔ−１５０Ｖ）とした場合である。
【表８】
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【０１４２】
表８に示すように、制御部４０が通常湿度環境において現像スリーブと現像ブレード間の電位差を１５０Ｖに設定すると、白後Ｑ／Ｍが２１μＣ／ｇだったのに対して、低湿環境では２７μＣ／ｇと増加してしまい、規制不良による画像不良が発生した。しかし、現像スリーブと現像ブレード間の電位差を３００Ｖへ増加することで、白後Ｑ／Ｍが２２μＣ／ｇと抑制でき、かつ、黒後Ｑ／Ｍも維持できている。
【０１４３】
なお、表８の参考例７−１に示すように、制御部４０が通常湿度環境で同様に電位差を３００Ｖと増加するように現像ブレードバイアス印加手段３３を制御すると、クーロン力により電子受容性基Ｂへと電荷が移動しやすくなるため、黒後Ｑ／Ｍが低下し、カブリが軽微に発生した。よって、本実施例のように相対湿度が３０％を下回ったときにのみ、制御部が現像ブレードバイアス印加手段３３を制御して現像ブレードバイアスを切り替えることが望ましい。
【０１４４】
本実施例においては、制御部４０がＶｍａｘの絶対値を上げることでトナーにかかるクーロン力をより大きくし、過帯電トナーから電子受容性基Ｂへと電界が移動しやすくした。しかしながらこの限りでなく、制御部４０がＶｍａｘとＶｍｉｎの絶対値と印加時間の割合を同時に適宜設定してもよい。
【０１４５】
（他の実施形態）
上記各実施形態の構成は、互いに矛盾を生じない限りにおいて互いに組み合わせて用いることができる。例えば、実施例１の構成に、実施例４および／または実施例６の構成を組み合わせてもよい。実施例１の構成に実施例４を組み合わせる場合、さらに実施例５の構成を組み合わせてもよい。実施例１の構成に実施例６を組み合わせる場合、さらに実施例７の構成を組み合わせてもよい。また、これらの組み合わせにおいて、さらに実施例２の構成を組み合わせても良い。
また例えば、実施例３の構成に、実施例４および／または実施例６の構成を組み合わせてもよい。実施例３の構成に実施例４を組み合わせる場合、さらに実施例５の構成を組み合わせてもよい。実施例３の構成に実施例６を組み合わせる場合、さらに実施例７の構成を組み合わせてもよい。また、これらの組み合わせにおいて、さらに実施例２の構成を組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１４６】
１１：感光体ドラム、１２：帯電ローラ、２：現像装置、２１：現像スリーブ、２１ａ：表面層、２１ｃ：基体、２３：現像ブレード、４０：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020148839.tif 000025
【図８】
2020148839.tif 000026
【図９】
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【図１０】
2020148839.tif 000028
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020148839.tif 000033
【図１６】
2020148839.tif 000034
【図１７】
2020148839.tif 000035
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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