(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像バイアスが印加される現像剤担持体の表面に、供給バイアスが印加され所定厚の現像剤層を供給する供給部材を有する現像装置を、接離機構により潜像担持体に画像形成タイミングに応じて当接、離間する画像形成装置において、
前記供給バイアスを画像形成時より小さくして搬送量を低くした後に、前記接離機構により潜像担持体から前記現像装置を離間させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記供給バイアスは、定電流値を供給するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像バイアスは、交流重畳バイアスであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記供給バイアスを画像形成時より小さくすると共に、前記現像バイアスの交流成分を除去した後に前記接離機構により潜像担持体から前記現像装置を離間させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像バイアスが印加される現像剤担持体の表面に、供給バイアスが印加され所定厚の現像剤層を供給する供給部材を有する現像装置を、接離機構により潜像担持体に画像形成タイミングに応じて当接、離間する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
接触現像装置を用い潜像担持体（感光体）に形成された静電潜像を現像し画像を形成する画像形成装置において、現像剤担持体（現像ローラ）にパルス状バイアスなどの交流重畳バイアスを印加する現像装置では、常にトナー（現像剤）の供給を一定に行うにはトナーがパルス状バイアスに対し追従が可能な定電流供給バイアスを印加できればよい。
【０００３】
一方、カラー画像形成装置のように各色のトナーからなる複数の現像装置を接離機構により各色の画像形成タイミングに応じて潜像担持体に当接、離間する潜像担持体の接触現像では、潜像担持体と現像剤担持体とのニップの上流にトナー溜まりが形成されるため、現像剤担持体が離間するときトナーが飛散して機内を汚染する。このトナー溜まりは、▲１▼搬送量が多いほど多く発生し、▲２▼当接ニップが広いほど多く発生するが、離間時にトナーの搬送量を低減させると減少する。その方法として、供給バイアスを反転させる方法（例えば特許第２９９０６２２号公報参照）、オフにする方法（例えば特開昭５８−７０２５６号公報参照）などがある。
【０００４】
しかし、供給バイアスを完全に反転させてしまうと、現像剤担持体の表面上から完全にトナーを剥離してしまうため、潜像担持体の接触現像では、潜像担持体を損傷するという問題が生じる。また、供給バイアスを印加した場合には、トナーの搬送量が多くなるため、弱帯電トナーやプラス帯電トナーも搬送されやすくなり、非画像部でカブリが発生する。さらに、現像剤担持体最近層の帯電量の大きいトナー層が現像剤担持体の表面で固定層として繰り返し圧力をかけられるために現像剤担持体の表面にトナーによるフィルミングが発生するという問題もある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、潜像担持体の接触現像における現像剤による機内の汚染を低減し、潜像担持体の損傷、カブリ、フィルミングなどを防止するものである。
【０００６】
そのために本発明は、現像バイアスが印加される現像剤担持体の表面に、供給バイアスが印加され所定厚の現像剤層を供給する供給部材を有する現像装置を、接離機構により潜像担持体に画像形成タイミングに応じて当接、離間する画像形成装置において、前記供給バイアスを画像形成時より小さくして搬送量を低くした後に、前記接離機構により潜像担持体から前記現像装置を離間させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
そして、前記供給バイアスは、定電流値を供給するものであり、前記現像バイアスは、交流重畳バイアスであり、前記供給バイアスを画像形成時より小さくすると共に、前記現像バイアスの交流成分を除去した後に前記接離機構により潜像担持体から前記現像装置を離間させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図であり、１は潜像担持体、２は現像剤担持体、３は供給部材、４は層形成部材、５は現像バイアス電源、６は供給バイアス電源、７は制御装置、８は接離機構、１０は現像装置を示す。
【０００９】
図１において、潜像担持体（感光体）１の周りには、その回転方向に沿って帯電手段、露光手段（図示せず）が設けられ、現像装置１０、転写装置、及び、クリーニング手段（図示せず）が配置されている。潜像担持体１は、外周面に接触して従動回転する帯電手段に直流バイアスＶa が印加され外周面が一様に帯電され非画像部表面電位（非画像部電位、帯電電位）Ｖ0 が設定される。一様に帯電した潜像担持体１の外周面には、露光手段によって所望の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、この露光により潜像担持体１上に画像部電位（露光電位）ＶONで静電潜像が形成される。
【００１０】
現像装置１０には、現像剤担持体（現像ローラ）２と、その現像剤担持体２の表面に現像剤を供給する供給部材（供給ローラ）３と、現像剤担持体２の表面に担持されている現像剤の厚さを規制して所望の現像剤層を現像剤担持体２に形成する層形成部材（ブレード）３とが配置され、現像剤担持体２と供給部材３は相互に接触して図示の方向に回転している。現像剤担持体２には現像バイアス電源５から現像バイアスが、供給部材３には供給バイアス電源６から供給バイアスがそれぞれ印加されている。
【００１１】
供給部材３の回転により摩擦帯電された現像剤が供給部材３から現像剤担持体２へ所定厚の層を形成して供給されるが、その表面に担持される現像剤層は、さらに現像剤担持体２と当接している層形成部材４で薄層に規制されると共に、さらなる摩擦帯電を受ける。
【００１２】
現像剤担持体２は、潜像担持体１に対して現像剤を付着させて画像を形成するものである。供給部材３は、現像剤担持体２と接触回転するように配置されて現像剤担持体２に現像剤を供給するものであり、現像剤担持体２の表面に所定厚の現像剤層を形成する。層形成部材４は、現像剤担持体２に当接して配置され供給部材３により現像剤担持体２の表面に供給された現像剤層の層厚を規制し、現像剤薄層を形成する弾性規制部材である。
【００１３】
接離機構８は、現像装置１０を潜像担持体１に対して接離させるものであり、画像形成時（現像時）は現像剤担持体２を潜像担持体１に当接させ、画像形成時以外は潜像担持体１から現像剤担持体２を離間させる。
【００１４】
制御装置７は、現像バイアス電源５からの現像バイアスのオン／オフ、供給バイアス電源６からの供給バイアスのオン／オフ、接離機構８による現像剤担持体２の潜像担持体１への接離タイミングを制御するものであり、本発明では、接離機構８により潜像担持体１から現像装置１０の現像剤担持体２を離間させるとき、供給バイアスを画像形成時より小さくして搬送量を低くした後に行う。なお、潜像担持体１、現像バイアス電源５、供給バイアス電源６はアース線で結ばれている。
【００１５】
次に、現像剤担持体が潜像担持体に接触して画像形成を行い離間するまでの現像器内における現像剤の流れを説明する。図２は印字領域における現像剤の流れを説明するための図、図３は印字領域から現像剤担持体離間までの過渡領域における現像剤の流れを説明するための図、図４は現像剤担持体離間領域における現像剤の流れを説明するための図、図５は現像器の動作シーケンスと搬送量の変化を説明するための図である。
【００１６】
現像剤は、例えばマイナスに摩擦帯電する非磁性一成分現像剤であり、供給部材３に印加されるマイナスの供給バイアスの作用と供給部材３の矢印方向の回転の作用により、図２に示すように供給部材３から現像剤担持体２へ移動し、それに伴う供給部材３に流れ込む供給電流（図示の場合は、マイナスの電流）は一定量となる。この供給量は、画像形成時の図５の印字領域（ａ）に示す。通常、現像剤担持体２の周速が潜像担持体１の周速より大きく設定される。その理由は、現像剤担持体２表面に担持されている現像剤層の厚さは層形成部材４で薄く規制されているので、十分な濃度を出すためには、現像剤担持体２の周速を大きくして必要な現像剤を現像部に供給するためである。したがって、現像剤担持体２の潜像担持体１への接触部付近には、現像剤担持体２と潜像担持体１の周速比の違いから、余剰現像剤が溜まる、いわゆる現像剤溜まり９が発生する。したがって、このまま現像剤担持体２を潜像担持体１から離間すると、この現像剤溜まり９から下方に現像剤が落下し機内が汚染される。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置においては、画像形成後、図５に示すように現像剤担持体離間に至る過渡領域（ｂ）を設け、現像剤担持体２の離間前に、まず供給電流値制御信号により、この過渡領域（ｂ）において、供給バイアスの電流値を画像形成時と比較して小さくして、供給電位を低下させることにより、搬送量を低下させる。この搬送量の低下により、図３から図４に示すように現像剤担持体と潜像担持体のニップ部の現像剤溜まりがほとんど発生しなくなる。そして、図４に示すように搬送量が少なくなった状態、図５の現像剤担持体離間領域（ｃ）に示すタイミングで現像剤担持体を潜像担持体より離間する。
【００１８】
このとき、現像剤溜まり９はほとんどなくなっているので、現像剤の落下は発生しにくくなる。しかも、供給バイアスは電流値を低くしただけで印加されたままであり、現像剤担持体上で現像剤を搬送している状態を維持しているので、現像剤担持体が潜像担持体と接触して損傷を与えることを防ぐことができる。したがって、現像剤担持体が潜像担持体と接触して損傷することにより、潜像担持体の寿命が短くなるのを防ぐことができ、長寿命化が達成できるとともに、機内が汚染するのを防ぐことができる。
【００１９】
図６は本発明に係る現像バイアスに交流を重畳した画像形成装置の他の実施の形態を示す図であり、５′は交流重畳バイアス電源、６′は定電流バイアス源を示す。図６において、交流重畳バイアス電源５′は、現像剤担持体２に交流重畳バイアスを印加するものであり、定電流バイアス電源６′は、交流重畳バイアスの交流に追従して現像剤を安定供給するように供給部材３に定電流バイアスを印加するものである。
【００２０】
上記の各バイアスは、１実施例として、帯電手段に印加する直流バイアスＶa を−１２００Ｖに設定することで、潜像担持体１では帯電電位Ｖ0 を−６００Ｖ、露光電位ＶONを−３０Ｖに設定する。これに対し、現像バイアス（交流重畳バイアス）の最大値Ｖmax を−５００Ｖ以上、最小値Ｖmin を−１００Ｖ以下に設定し、最大値・最小値間電圧ＶPPを４００Ｖ、直流バイアスＶdcを−３００Ｖに制御する。現像剤担持体２に対して加える交流重畳バイアス源としては、例えば５０％デューティの方形波が比較的安価に簡略な電源回路で実現できるが、この他にも台形波、三角波、正弦波等を使用することも可能であり、デューティも任意に可変である。
【００２１】
交流重畳バイアスの最大値Ｖmax を潜像担持体１の帯電電位Ｖ0 より低く設定し、露光電位ＶONに対して交流重畳バイアスの最小値Ｖmin が越えるようにすると、画像部において現像剤が電界の向きにしたがい潜像担持体１上に付着するが、潜像担持体１上から現像剤担持体２への電界の向きは変わらないため、現像剤担持体２へ現像剤が剥離する現象は見られない。また、非画像部では、現像剤の付着は発生しない。
【００２２】
一方、露光電位ＶONより交流重畳バイアスの最小値Ｖmin が低いと、画像部において現像剤が電界の向きにしたがい潜像担持体１上に付着するが、露光電位ＶONと交流重畳バイアスの最小値Ｖmin が反転する領域において、現像剤は、潜像担持体１から剥離され現像剤担持体２へ戻るので、画像部に過剰に付着した現像剤が適度に剥離され、濃淡ムラや画像のつぶれを低減することができる。非画像部においては現像剤の付着は発生しない。
【００２３】
また、供給バイアスは、現像バイアスに完全に追従することができないため、定電流値を小さくすることで、電位が反転することにより、現像剤担持体上の現像剤の剥離が可能となる。剥離バイアスは、印字中に発生するとハケメスジが発生してしまうが、非画像部では現像剤担持体表面の現像剤固定層が解除できるため、繰り返し現像剤が擦りつけられることなく、フィルミングを発生しない。
【００２４】
例えば供給部材３には、現像剤担持体２に対してイエローとマゼンタ現像器でＩS ＝−２μＡ、シアン現像器でＩS ＝−３μＡ、ブラック現像器でＩS ＝−５μＡの定電流が流れるような定電流電圧電源が接続される。また、現像剤担持体２、供給部材３に対しては、潜像担持体１の潜像を現像し、潜像担持体１から離間する前に、供給バイアスの電流値を画像形成時より小さく、例えばＩS ＝−１μＡにする。また、これと併用して、交流重畳バイアスの交流成分を除去するように制御してもよい。
【００２５】
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例と比較例について説明する。図７は現像装置の概略全体構造の１例を示す図であり、１１は現像室、１２はサブホッパー、１３は台、１４は現像器、１５はアジテータ機構、１６はトナー補給口、１７はトナーカートリッジを示す。なお、フルカラー現像装置の場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置があるが、図７では１つの現像装置のみ示している。
【００２６】
図７において、潜像担持体１は、表面に感光層が形成された弾性ローラからなり、表面が他部材、例えば帯電装置と当接する位置において弾性ローラを内方から支持するバックアップローラが設けられている。現像装置は、潜像担持体１に対向して設けられ、現像器筐体１４が台１３に固定され、サブホッパー１２内にはトナーカートリッジ１７からトナー補給口１６を通して供給される現像剤を現像室１１へ攪拌搬送するアジテータ機構１５、アジテータ機構１５から搬送された現像剤を供給する供給部材３、供給部材３と弾性接触して表面に供給された現像剤を潜像担持体１に移行させる現像剤担持体２、現像剤担持体２の表面の現像剤薄層の厚みを規制する層形成部材４を備えている。
【００２７】
現像剤担持体２は、アルミローラ表面に定型ガラスビーズにより凹凸を形成させて作成し、層形成部材４は、金属板の現像剤担持体２に当接する部分に弾性ゴムを貼りつけて作成し、供給部材３は、ウレタンフォームをローラ状に形成している。現像剤としては、ポリエステル系樹脂に顔料を分散させ、粉砕して作成した一成分現像剤を用い、供給部材３により攪拌・帯電後、機械的圧力により擦りつけされた現像剤担持体上に搬送された後、層形成部材４により均一薄層を形成後、潜像担持体１上に接触・電解による力によって画像形成する。
【００２８】
現像剤担持体２は、画像形成以外のときは潜像担持体から離間して配置されており、画像形成時のみ別途設けられた接離機構により当接・離間を行う。現像剤担持体２に対しては、現像剤を潜像担持体１へと移動させるためのバイアスが印加されており、供給部材３に対しては、現像剤を現像剤担持体２へ移動させるためのバイアスが印加される。
【００２９】
潜像担持体の非画像部の表面電位をＶ0 ＝−６００Ｖ、画像部の表面電位をＶON＝−５０Ｖ、現像剤担持体への現像バイアスをＶdc＝−３００Ｖ、供給部材への供給バイアスを定電流制御にてＩS ＝−５μＡとし、供給部材への供給バイアスを現像後にＩS ＝−１μＡまで下げて現像剤担持体を潜像担持体から離間した。供給部材の電圧は、バイアス印加電源の出力モニタにより測定でき、供給部材に流れる電流値は、画像形成時がＩS ＝−５μＡでＶS ＝−５００Ｖと、ほぼ一定に推移し、現像後の非画像領域でＩS ＝−１μＡとすると、直後はＶS ＝−３５０Ｖとなった。このとき現像剤担持体上の現像剤搬送面を観察したところ、搬送量は減少するものの、搬送面上の現像剤がなくなることはなかった。
【００３０】
供給バイアスＩS ＝−１μＡとした後、現像剤担持体離間までの時間は、本実施例においては３５０ｍｓに設定した。現像剤担持体が１回転するのに要する時間は、直径１８ｍｍ、周速３６０ｍｍ／ｓで、１５７ｍｓであるため、現像剤担持体が１回転以上した後に離間するように設定されている。現像剤担持体が１回転以下で離間させると、搬送量の減少が安定せず、現像剤の落下量が多かった。このような構成の画像形成装置を用いたところ、現像剤担持体と潜像担持体の接触部から落下する現像剤の量は、１万回当接、離間を行っても目視で観察される漏れはなかった。また、評価後の潜像担持体表面を観察したが、傷がなく、画像上も全く変化がなく良好であった。
【００３１】
（比較例１）
実施例の構成の画像形成装置を用いて、現像剤担持体に対する供給部材の極性を反転させた後、離間させるシーケンスで１万回当接、離間を行ったところ現像剤の落下は全くなかったが、評価後の感光体表面を観察したところ周方向に傷が多数発生しており、画像を形成させたところ、画像上にネガスジが多数発生しており、画像が劣化したため実用不可能であった。
【００３２】
（比較例２）
実施例の構成の画像形成装置を用いて、現像剤担持体を離間する時間を供給バイアスをＩS ＝−１μＡとした後、１５０ｍｓと設定して現像剤担持体が１回転擦る前に離間を行うようなシーケンスにより評価を行ったところ、１万回当接、離間すると、現像剤担持体と潜像担持体の接触部から落下する現像剤は１．２ｇにもなった。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、潜像担持体の接触現像を行うカラー画像形成装置で説明したが、潜像担持体の接触現像を行う画像形成装置であれば、カラー画像形成装置以外の画像形成装置でも同様に適用されるものであることはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現像バイアスが印加される現像剤担持体の表面に、供給バイアスが印加され所定厚の現像剤層を供給する供給部材を有する現像装置を、接離機構により潜像担持体に画像形成タイミングに応じて当接、離間する画像形成装置において、供給バイアスを画像形成時より小さくして搬送量を低くした後に、接離機構により潜像担持体から現像装置を離間させるようにしたので、搬送量の低下により、現像剤担持体と潜像担持体のニップ部の現像剤溜まりがほとんど発生しなくなり、離間時に現像剤が機内に落下して汚染するのを防ぐことができる。しかも、現像剤担持体上で現像剤を搬送している状態を維持しているので、現像剤担持体が潜像担持体と接触して損傷を与えることを防ぐことができる。したがって、現像剤担持体が潜像担持体と接触して損傷することにより、潜像担持体の寿命が短くなるのを防ぐことができ、長寿命化が達成できるとともに、機内が汚染するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図である。
【図２】  印字領域における現像剤の流れを説明するための図である。
【図３】  印字領域から現像剤担持体離間までの過渡領域における現像剤の流れを説明するための図である。
【図４】  現像剤担持体離間領域における現像剤の流れを説明するための図である。
【図５】  現像器の動作シーケンスと搬送量の変化を説明するための図である。
【図６】  本発明に係る現像バイアスに交流を重畳した画像形成装置の他の実施の形態を示す図である。
【図７】  現像装置の概略全体構造の１例を示す図である。
【符号の説明】
１…潜像担持体、２…現像剤担持体、３…供給部材、４…層形成部材、５…現像バイアス電源、６…供給バイアス電源、７…制御装置、８…接離機構、１０…現像装置
【図１】
0003726878.tif 000002
【図２】
0003726878.tif 000003
【図３】
0003726878.tif 000004
【図４】
0003726878.tif 000005
【図５】
0003726878.tif 000006
【図６】
0003726878.tif 000007
【図７】
0003726878.tif 000008