(57)【要約】【課題】現像装置の寿命終盤のカブリ画像や現像スジの発生がない、長寿命且つ高画質の画像形成装置を提供する。【解決手段】非画像形成時において、第二の電界形成手段によって、現像剤規制部材から現像剤担持体への電界が形成されたときに現像剤担持体上に担持される現像剤が、現像剤担持体と像担持体の当接部に到達したときには、第一の電界形成手段によって、現像剤担持体から前記像担持体への電界が形成され、第二の電界形成手段によって、現像剤担持体から現像剤規制部材への電界が形成されたときに現像剤担持体上に担持される現像剤が、現像剤担持体と像担持体の当接部に到達したときには、第一の電界形成手段によって、像担持体から現像剤担持体への電界が形成される。【選択図】図１
2006349955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電像が形成される像担持体と、
現像剤を担持搬送し、前記静電像を現像位置で現像剤により現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交互に逆方向の電界を形成するための第一の電界形成手段と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に交互に逆方向の電界を形成するための第二の電界形成手段と、
を有する画像形成装置において、
非現像時において、
正規極性に帯電された現像剤が前記第二の電界形成手段によって、前記現像剤規制部材から前記現像剤担持体へ移動する方向の第１電界が形成されたときに前記現像剤担持体上に担持される現像剤が、前記現像位置に到達したときには、正規極性に帯電された現像剤が前記第一の電界形成手段によって、前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動する方向の第２電界が形成され、
前記第二の電界形成手段によって、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に前記第１電界と逆方向の電界が形成されたときに前記現像剤担持体上に担持される現像剤が、前記現像位置に到達したときには、前記第一の電界形成手段によって、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に前記第２電界と逆方向の電界が形成される、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第一の電界形成手段によって形成された電界と、前記第二の電界形成手段によって形成された電界は、同一の周期を有することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の周方向に関する回転速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、
前記現像剤担持体の回転方向に関する前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の当接位置と、前記現像位置との距離をＲ（ｍｍ）、
前記第一の電界形成手段によって形成された電界および前記第二の電界形成手段によって形成された電界の周期をＴ（ｍｓｅｃ）としたとき、
前記現像剤担持体側を電位の基準としたときの前記第一の電界形成手段によって形成された電界と、前記現像剤規制部材側を電位の基準としたときの前記第二の電界形成手段によって形成された電界は、
２π×（Ｒ／Ｖ／Ｔ／１０−３＋ｎ）    （ｎは整数）
の位相差を有する、
ことを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
前記装置は、前記像担持体を帯電する帯電手段を有し、
前記第一の電界形成手段は、
前記現像剤担持体に交番電圧を印加することが可能な現像バイアス印加手段と前記帯電手段に所定の電圧を印加することが可能な帯電バイアス印加手段によって構成され、
さらに、前記第二の電界形成手段は、
前記現像バイアス印加手段と前記現像剤規制部材に所定の電圧を印加することが可能な規制部材バイアス印加手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記装置は、前記像担持体を帯電する帯電手段を有し、
前記第一の電界形成手段は、
前記現像剤担持体に交番電圧を印加することが可能な現像バイアス印加手段と前記帯電手段に所定の電圧を印加することが可能な帯電バイアス印加手段によって構成され、
さらに、前記第二の電界形成手段は、
前記現像バイアス印加手段と前記現像バイアス印加手段によって印加された電圧変動の遅延制御を行ってから前記現像剤規制部材に印加する遅延制御手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記装置は、前記像担持体を帯電する帯電手段を有し、
前記第一の電界形成手段は、
前記現像剤担持体に所定の電圧を印加することが可能な現像バイアス印加手段と前記帯電手段に交番電圧を印加することが可能な帯電バイアス印加手段によって構成され、
さらに、前記第二の電界形成手段は、
前記現像バイアス印加手段と前記現像剤規制部材に交番電圧を印加することが可能な規制部材バイアス印加手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体は、感光体であり、
前記装置は、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して前記静電像を形成する露光手段を有し、
前記第一の電界形成手段は、
前記現像剤担持体に所定の電圧を印加することが可能な現像バイアス印加手段と前記帯電手段に所定の電圧を印加することが可能な帯電バイアス印加手段と前記露光手段によって構成され、
さらに、前記第二の電界形成手段は、
前記現像バイアス印加手段と前記現像剤規制部材に交番電圧を印加することが可能な規制部材バイアス印加手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤担持体の周方向に関する回転速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記現像剤担持体の回転方向に関する前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の当接位置と、前記現像位置との距離をＲ（ｍｍ）、前記第一の電界形成手段および第二の電界形成手段によって形成された電界の周期をＴ（ｍｓｅｃ）とするとき、
Ｒ＝Ｖ×Ｔ×１０−３×（Ｎ＋１／２）  （Ｎは０以上の整数）
であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤は、所定の極性に帯電する現像剤母粒子と少なくとも１種類の外添剤と、所定の極性とは逆の極性に帯電する少なくとも１種類の外添剤から構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記非現像時とは、前記現像剤担持体の外周に付着した現像剤を強制的に前記像担持体上に消費させる強制消費動作の時であり、この強制消費動作によって現像剤が付着する前記像担持体の領域は、記録材が接触しない領域であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記強制消費動作は、所定の間隔で実行することを特徴とする請求項１０の画像形成装置。
【請求項１２】
前記所定の間隔は、画像形成する記録材の枚数にて決定することを特徴とする請求項１１の画像形成装置。
【請求項１３】
前記強制消費動作は、画像形成後の前記像担持体の後回転時に実行することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像剤担持体は、前記像担持体と接触して設けられることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかの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、例えば電子写真方式、静電記録方式などにより像担持体に形成された静電像を現像手段にて現像剤像とする画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置においては、電子写真感光体のような像担持体を帯電した後に画像情報に応じて露光して静電像を形成し、この静電像に応じて現像手段により現像剤を像担持体に供給して現像剤像とする。次いで、この現像剤像を転写手段によって記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに転写した後、定着手段によって現像剤像を記録材に定着して記録画像を得ている。
【０００３】
例えば、帯電手段として接触帯電装置を使用し、現像手段として非磁性一成分接触現像装置を用いた画像形成装置がある。図１６に、この種の画像形成装置３００の一例を示す。
【０００４】
本例にて、画像形成装置３００は、レーザービームプリンタとされ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１０を備えている。そして、感光ドラム１０に接触して従動回転する接触帯電装置としての帯電ローラ１１に所定の帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム１０の表面は一様に帯電される。
【０００５】
次に、感光ドラム１０の表面は、レーザービームスキャナ装置のような露光装置１２によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光され、静電潜像が形成される。感光ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１３によって、現像剤としてのトナーが供給されて、現像剤像（トナー像）として可視像化される。
【０００６】
現像装置１３は、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ１６、ブレード状の規制部材である現像ブレード１７、及び、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１８を現像容器（現像装置本体）２０内に具備している。
【０００７】
一方、記録材Ｐが、記録材カセット４１、及び、搬送手段としての記録材供給ローラ４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ）などを備える記録材供給部４０から転写装置としての転写ローラ２５が配置された転写部に供給される。
【０００８】
感光ドラム１０上のトナー像は、転写ローラ２５に転写バイアス（電圧）が印加されることで、記録材Ｐ上に転写されて、未定着画像が形成される。次いで、記録材Ｐは、定着装置３０に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Ｐへの定着が行われ、その後、搬送ローラ４２ｅ、４２ｆなどにより排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。
【０００９】
また、転写時に転写されずに感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収される。これにより、感光ドラム１０上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。
【００１０】
ところで、従来の接触現像方式においては、現像選択性があるために、現像工程時には現像ローラ１６上の現像性の良いトナーから優先的に現像に使用され、現像容器２０内に現像性の悪いトナーが残ってしまう。そして、トナーの残量が少なくなってくると、現像容器２０内のトナーにおいて、現像性の悪いトナーの比率が多くなったり、トナー自体の劣化が発生し、印刷耐久試験後半に悪いカブリ画像が発生したり、現像ブレード１７に劣化トナーが融着し、いわゆる現像スジ画像が出現したりすることがある。
【００１１】
そのために、従来の画像形成装置では、例えば特許文献１に記載されるように、非画像形成時に現像ローラ１６を回転させ、現像ブレード１７に交番電圧を印加して、交番電界を形成することによって、現像ブレード１７に付着したトナーを電気的に定期的に清掃し、付着トナーが現像ブレード融着にまで成長しないようにした構成のものがある。
【００１２】
また、他の従来の画像形成装置では、例えば特許文献２に記載されるように、現像条件を最適化するための動作の最終段階において、現像ローラ１６の外周に付着したトナー層を強制的に消費させるトナー強制消費シーケンスを持たせた構成が提案されている。このトナー強制消費シーケンスでは、所定の印刷枚数間隔で印字率の高いベタ画像（最大濃度画像）のパターンを、感光ドラム１０を帯電、露光、現像することで形成して、記録材Ｐに転写させずに廃トナー容器１５に回収する。これによって、現像性の悪いトナーや劣化トナーを強制的に消費する。
【特許文献１】特開２００２−３６５９０４号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、この従来の画像形成装置のように、非画像形成時に現像ローラと現像ブレードの間に交番電界を形成して現像ブレード上に付着したトナーを電気的に清掃するだけでは、交番電界によって引き剥がした現像ブレード上のトナーや外添剤が再び現像装置内に戻ってきてしまい、次の現像ブレード汚染を早めてしまう。
【００１４】
そのため、前述のトナー強制消費シーケンスと組み合わせて、現像ローラと現像ブレードの間に交番電界を形成しながら、感光ドラム上にはベタ画像の潜像を形成してトナー消費を行うことが考えられる。
【００１５】
ところが、現像ローラと現像ブレードの間に交番電界が形成されることによって、現像ローラと現像ブレードの当接ニップより下流側の現像ローラ上のトナーコート状態は、ネガ極性に帯電したトナーやトナーから遊離した外添剤と、少量のポジ極性に帯電したトナーやトナーから遊離した外添剤と、が交互にコートされた状態になっている。
【００１６】
その後、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤は、感光ドラム上に現像されて、感光ドラムを通して廃トナー容器内に回収される。
【００１７】
しかし、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤は、感光ドラム上に現像されずに再び現像容器内に戻ってしまう。そのため、寿命終盤には現像ブレード上にポジ極性に帯電したトナーが蓄積しやすい状態になってしまい、現像ブレード上にポジ極性のトナーが核となってトナーが融着し、現像スジ画像を発生させたり、トナーの帯電不良が発生しやすくなり、カブリ画像を発生させたりすることがあった。
【００１８】
従来は、当時として望まれる画像品位・耐久性を満たすものであったが、近年求められるようになった画像品位を満たすには更なる高画質化・長寿命化が求められるようになった。
【００１９】
従って、本発明の目的は、現像装置の寿命終盤のカブリ画像や現像スジの発生がない、長寿命且つ高画質の画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
静電像が形成される像担持体と、
現像剤を担持搬送し、前記静電像を現像位置で現像剤により現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交互に逆方向の電界を形成するための第一の電界形成手段と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に交互に逆方向の電界を形成するための第二の電界形成手段と、
を有する画像形成装置において、
非現像時において、
正規極性に帯電された現像剤が前記第二の電界形成手段によって、前記現像剤規制部材から前記現像剤担持体へ移動する方向の第１電界が形成されたときに前記現像剤担持体上に担持される現像剤が、前記現像位置に到達したときには、正規極性に帯電された現像剤が前記第一の電界形成手段によって、前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動する方向の第２電界が形成され、
前記第二の電界形成手段によって、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に前記第１電界と逆方向の電界が形成されたときに前記現像剤担持体上に担持される現像剤が、前記現像位置に到達したときには、前記第一の電界形成手段によって、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に前記第２電界と逆方向の電界が形成される、
ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、現像スジ画像、カブリ画像の発生を抑えることができ、良好な画質を維持しつつ、現像装置の長寿命化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２３】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式のレーザービームプリンタとされる。本実施例にて、画像形成装置であるプリンタは、装置本体１００Ａと通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、記録材、例えば記録用紙、ＯＨＰシート、布などに画像を形成し、出力することができる。
【００２４】
本実施例の画像形成装置１００は、先に図１６を参照して説明した画像形成装置３００と同様の構成とされ、従って、従来の画像形成装置３００と同じ機能、構成を有する要素には同じ参照番号を付し、先の説明を援用し、再度の詳しい説明は省略する。
【００２５】
本実施例の画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１０を備えている。本実施例では、感光ドラム１０は、直径２４ｍｍのアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されている。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。
【００２６】
感光ドラム１０は、７５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｅの方向に回転する。感光ドラム１０は、感光ドラム１０に接触し、従動して図中矢印Ｆの方向に回転する帯電手段としての帯電ローラ１１によって一様に帯電される。
【００２７】
本実施例にて、帯電ローラ１１は、直径が１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体である芯金１１ａの周囲に、基層１１ｂ１としてウレタンゴム、表層１１ｂ２としてフッ素系樹脂からなる弾性層１１ｂを設けた多層構成とした。ここで、芯金１１ａの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。弾性層１１ｂの基層１１ｂ１としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどのゴム材を用いても良い。弾性層１１ｂの表層１１ｂ２としては、エーテルウレタンやナイロンなどを用いても良い。また、帯電ローラ１１には、帯電部材電圧印加手段としての帯電バイアス電源装置２４が接続され、−１１００Ｖの直流の帯電バイアスが印加される。
【００２８】
これにより、感光ドラム１０上には−６００Ｖの暗部電位が形成される。本実施例では、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、帯電バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。
【００２９】
次に、感光ドラム１０の表面には露光手段としての露光装置１２によって静電潜像が形成される。本実施例では露光装置１２は、レーザービームスキャナ装置とされる。レーザービームスキャナ装置１２は、入力信号に対応した画像信号に応じて半導体レーザ（図示せず）が発光し、そのレーザ光Ｌを高速回転しているポリゴンミラー（図示せず）で反射し、結像レンズ群（図示せず）を通って、感光ドラム１０に照射する。レーザ光照射によって、感光ドラム１０上には−１００Ｖの明部電位が形成される。
【００３０】
感光ドラム１０上の静電潜像は、現像手段としての現像装置１３によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。
【００３１】
ここで、現像装置１３について図２を用いて説明する。
【００３２】
本実施例では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置１３は、現像容器（現像装置本体）であるトナー容器２０を有する。トナー容器２０内には、現像剤としての非磁性一成分現像剤（以下、単に「トナー」という。）２１が収容される。
【００３３】
本実施例では、トナー２１は負帯電性トナーである。負帯電性トナー２１は、現像剤母粒子としてのトナー母体に負帯電性の疎水性シリカと酸化チタンとを含む。更に、トナー２１は、トナーがマイナス極に帯電しやすくするために、ポジ帯電粒子として、下記式で示されるハイドロタルサイト化合物（ｉ）が外添される。また、トナー容器２０には、当初トナーが１５０ｇ充填される。
化合物（ｉ）
Ｍｇ０．７５Ａｌ０．２５（ＯＨ）２（ＣＯ３）０．１２５０．６３Ｈ２Ｏ
【００３４】
現像装置１３は、現像剤供給手段として図中矢印Ｉの方向に回転するトナー供給ローラ１８を有する。トナー供給ローラ１８は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の芯金１８ａの周囲に弾性層１８ｂとしてウレタンフォームを設けた直径１２ｍｍのスポンジローラである。また、図中の矢印Ｊの方向に回転するトナー攪拌シート２９によってトナー供給ローラ１８にトナー２１が供給される。
【００３５】
また、現像装置１３は、トナー２１を感光ドラム１０との対向部（現像位置）Ｄ１に担持搬送する現像剤担持体として現像ローラ１６を有する。上記トナー供給ローラ１８と現像ローラ１６とが接触して、トナー供給ローラ１８から現像ローラ１６にトナーが付着することによって、現像ローラ１６上にトナーが供給される。
【００３６】
現像ローラ１６は、駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｈの方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの表面速度で回転する。また、現像ローラ１６は、直径が１２ｍｍであり、ステンレスの芯金１６ａの周囲に、基層１６ｂ１としてのウレタンゴム、その上の表層１６ｂ２としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層１６ｂを設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金１６ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層１６ｂの基層１６ｂ１はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良い。また、表層１６ｂ２はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。
【００３７】
現像ローラ１６には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源装置２３によって、−３００Ｖの直流の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ１６と感光ドラム１０とが接触したときに、感光ドラム１０に形成された静電潜像に応じて現像ローラ１６上から感光ドラム１０上へトナーが転移し、トナー像が形成される。
【００３８】
更に、現像装置１３は、現像ローラ１６上に担持させるトナー量を規制する現像剤規制部材として、現像ブレード１７を有する。現像ローラ１６上のトナーは、現像ブレード１７によって、最適な層厚に規制されると共に、摩擦帯電させられる。
【００３９】
本実施例の現像ブレード１７は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板１７ａに、現像ローラ１６との当接面にナイロン１７ｂをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良いし、現像ブレード１７と現像ローラ１６との当接面における金属板に、ナイロンではなくゴム材料などを接着又はコートしても良い。そして、現像ブレード１７には、規制部材バイアス印加手段としてのブレードバイアス電源装置２２によって、現像ローラ１６に印加される現像バイアスと同じ−３００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。
【００４０】
図１にて、感光ドラム１０上へのトナー像の形成に同期して、記録材カセット４１、搬送手段としての記録材供給ローラ４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ）などを備える記録材供給部４０から記録材Ｐが転写部Ｍに供給される。
【００４１】
転写部Ｍでは、感光ドラム１０に対向して、転写手段としての図中矢印Ｇの方向に回転する転写ローラ２５が設置されている。この転写ローラ２５に、転写部材電圧印加手段としての転写バイアス電源装置（図示せず）によって所定の転写バイアスが印加される。これによって、感光ドラム１０上から記録材Ｐへトナー像が転写され、記録材Ｐ上に未定着画像が形成される。この記録材Ｐは、その後定着装置３０に搬送され、ここで記録紙Ｐへの未定着画像の定着が行われる。画像が定着された記録材Ｐは、搬送ローラ４２ｅ、４２ｆにて排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。
【００４２】
また、転写工程時に転写されずに感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収される。これにより、感光ドラム１０上はクリーニングされ、再び上記画像形成が繰り返される。
【００４３】
本実施例では、画像形成装置本体１００Ａは、装置動作を統括制御する制御手段としてのＣＰＵ２００を有している。ＣＰＵ２００の電源制御手段２０１により、画像形成装置１００が備える電源（ブレードバイアス電源装置２２、現像バイアス電源装置２３、帯電バイアス電源装置２４）を制御する。また、本実施例では、ＣＰＵ２００は、以下説明するように、印刷枚数計数手段２０２をも備えている。
【００４４】
次に、本発明の特徴であるトナー強制消費シーケンス時の動作について図３、図４を用いて説明する。
【００４５】
本実施例の画像形成装置１００は、非画像形成時である後回転時に、現像ローラ１６の外周に付着したトナーを強制的に感光ドラム１０上に消費させるトナー強制消費シーケンスを実行する。ここで、「非画像形成時」とは、記録材に転写して出力するための画像を現像する「現像時」以外の非現像時のことをいう。従って、トナーが強制的に消費された感光ドラムの領域は、記録材が接触しない領域である。
【００４６】
本実施例では、このトナー強制消費シーケンスは、ＣＰＵ２００の印刷枚数計数手段２０２によって印刷枚数が１００枚毎に実行するように設定されている。
【００４７】
先ず、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が所定枚数に、本実施例では１００枚に到達したと判断されると、画像形成後の準備動作時、即ち、後回転時にトナー強制消費シーケンスが開始される。そのとき、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間状態とされ、且つ、現像ローラ１６と感光ドラム１０は回転状態を維持する。
【００４８】
同時に、帯電ローラ１１には帯電バイアスとして−１１００Ｖから−８００Ｖの直流バイアスへ切り替えることによって、感光ドラム１０上の表面電位を−６００Ｖから−３００Ｖにする。
【００４９】
ところで、本実施例では、図５に示すように、帯電ローラ１１と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ３から、現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ１までの感光ドラム１０の回転周方向に関しての距離が１８．８ｍｍである。また、感光ドラム１０は周速度が７５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。従って、感光ドラム１０上の表面電位が−３００Ｖである部分が帯電ローラ１１と感光ドラム１０と当接している位置Ｄ３から、現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ１まで到達するのに２５０ｍｓｅｃ必要となる。
【００５０】
そのため、図３にて、帯電ローラ１１に−８００Ｖの帯電バイアスを印加してから２５０ｍｓｅｃ後に、現像ブレード１７に−３００Ｖの直流バイアスを印加する。また、現像ローラ１６には、０Ｖと−６００Ｖを交番させる矩形波の交番バイアスを１００ｍｓｅｃ周期で印加して、現像ブレード１７と現像ローラ１６の当接ニップに交番電界を形成する（図３−１）。
【００５１】
始めは、現像ローラ１６に０Ｖの交番バイアス、現像ブレード１７に−３００Ｖの直流バイアスが印加されるので、現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は（第１電界）、現像ブレード１７側を基準にして＋３００Ｖである。そのため、現像ブレード１７上の現像ローラ当接ニップに付着したネガ極性（トナーの正規の帯電極性）に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図３−２）。それによって、現像ローラ１６上には、主にネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が形成される（図３−３）。
【００５２】
そして、トナー強制消費シーケンス開始から３００ｍｓｅｃ後には、現像ローラ１６に−６００Ｖの交番バイアス、現像ブレード１７に−３００Ｖの直流バイアスを印加する（図３−１）。そのため、今度は現像ローラ１６と現像ブレード１７に印加された電位差（第１電界の方向と逆方向の第３電界）は、現像ブレード１７側を基準にして−３００Ｖとなる。それによって、現像ブレード１７上の現像ローラ当接ニップに付着したポジ極性（トナーの正規の帯電極性と逆極性）に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図３−２）。従って、現像ローラ１６上には、主にポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が形成される（図３−３）。
【００５３】
その後、これらのネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）と、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）とが交互に形成される。
【００５４】
次に、これらの現像ローラ１６上に交互に形成されたネガ極性及びポジ極性のトナー層（Ａ）及び（Ｂ）が現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置である現像位置Ｄ１に到達する。
【００５５】
本実施例では、図５に示すように、現像ローラ１６の回転時の周速度が１００ｍｍ／ｓｅｃであり、また、現像ローラ１６と現像ブレード１７との当接位置（の中心）Ｄ２と、現像ローラ１６と感光ドラム１０との当接位置すなわち現像位置（の中心）Ｄ１との現像ローラ１６の周方向に関する距離が１５ｍｍである。従って、現像ローラ１６と現像ブレード１７との当接位置から現像位置まで到達するのに必要な時間は１５０ｍｓｅｃである。そのために、最初のネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が現像位置に到達するのは、トナー強制消費シーケンス開始から４００ｍｓｅｃ後である（図４−２）。
【００５６】
トナー強制消費シーケンス開始から４００ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−３００Ｖであり、現像ローラ１６には−６００Ｖの交番バイアスが印加されている（図４−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６に印加された電位との電位差（第２電界）は、現像ローラ１６側を基準として＋３００Ｖである。従って、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図４−４）。
【００５７】
先に述べたように、現像位置の現像ローラ１６上には、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が来ているので、これらのトナーはポジ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図４−５）。
【００５８】
同様に、トナー強制消費シーケンス開始から４５０ｍｓｅｃ後には、現像位置Ｄ１における感光ドラム１０上の表面電位は−３００Ｖであり、現像ローラ１６には０Ｖの交番バイアスが印加されている（図４−３）。このとき、現像位置Ｄ１における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６に印加された電位との電位差（第２電界の方向と逆方向の第４電界）は、現像ローラ１６側を基準として−３００Ｖである。従って、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図４−４）。
【００５９】
そのとき、現像位置Ｄ１の現像ローラ１６上には、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が来ているので、これらのトナーはポジ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図４−５）。
【００６０】
このように、現像ローラと現像ブレードとの間には第二の電界形成手段によって、第１及び第３の電界が形成され、現像ローラと感光ドラムとの間には、第一の電界形成手段によって、第１電界の方向と逆方向の第２電界、及び、第３電界の方向と逆方向の第４電界が形成される。
【００６１】
以上のように、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２から現像位置Ｄ１まで到達する時間が交番バイアスの周期（１００ｍｓｅｃ）に対して半周期（５０ｍｓｅｃ）ずれていれば、現像位置で感光ドラム１０上に現像されることになる。
【００６２】
つまり、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２と現像位置Ｄ１との距離をＲ（ｍｍ）、交番バイアスの周期（即ち、交番バイアスの１周期当たりの時間）をＴ（ｍｓｅｃ）、現像ローラ１６の周方向に関する回転速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、以下の式（１）が成り立つ。
式（１）
Ｒ＝Ｖ×Ｔ×１０−３×（Ｎ＋１／２）  （Ｎは０以上の整数）
【００６３】
そして、前述のようにトナー強制消費シーケンス時においては、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間されている。そのために、感光ドラム１０上のトナーや外添剤は、転写材Ｐや転写ローラ２５に転写されることなく、そのまま感光ドラム１０によって搬送されてクリーニングブレード１４で掻き取られ、廃トナー容器１５内に収納される。
【００６４】
以上の工程を実行した後に、現像したトナーが感光ドラム１０のクリーニングブレード１４との当接部分まで到達した後に、現像ローラ１６及び感光ドラム１０の回転を停止させる。
【００６５】
以上によって、ネガ極性に帯電したトナーとポジ極性に帯電したトナーや外添剤の両方が廃トナー容器内に収納される。そのため、現像ブレード１７に付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が再び現像装置内に戻ることはない。従って、現像装置内のトナーから遊離した外添剤を減らすことができ、現像装置内、特に現像ブレードニップ部分をリフレッシュすることができる。
【００６６】
そこで、上記で述べたトナー強制消費シーケンスを実行した場合（実施例１）と、比較例として交番電界のない従来のトナー強制消費シーケンスを実行した場合（比較例１）において、温度２３．５℃、湿度５０％環境における１枚間欠印字モードでの耐久試験を行った。この試験における、現像スジ画像のレベルとカブリ濃度をまとめた結果を表１及び図６に示す。
【００６７】
【表１】
2006349955.tif 000003
【００６８】
表１及び図６に示すように、本実施例の結果が現像スジ画像・カブリ画像の両方ともに効果があることが分かる。
【００６９】
以上のように、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行することによって、トナー強制消費シーケンス時に、現像ローラと現像ブレード間で交番電界を形成することによって、現像ブレードの現像ローラ当接部に付着した、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤と、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ローラ上にコートされる。
【００７０】
そして、現像位置における、感光ドラム上の電位と現像ローラの電位との関係が、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがプラス側に、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがマイナス側にあるので、これらのトナーや外添剤を感光ドラム上に現像させることができ、廃トナー容器に回収することが可能となった。
【００７１】
そのため、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤だけでなく、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤も再び現像容器内に戻ることが無いので、これらの劣化したトナーやトナーから遊離した外添剤が現像容器内に蓄積したり、再び現像ブレードに付着したりすることがなくなった。
【００７２】
ゆえに、現像スジ画像、カブリ画像の発生を抑えることができ、良好な画質を維持しつつ、現像装置の長寿命化が可能となった。
【００７３】
実施例２
本発明の第二の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、実施例１で図１を参照して説明した画像形成装置と同様とされる。ただ、本実施例における画像形成装置の特徴は、トナー強制消費シーケンスにおいて、図７に示すように、現像ブレード１７に印加されるバイアスが現像バイアス電源装置２３から分岐し、バイアス遅延手段３１を通して現像ブレード１７に出力される構成とされる点において異なる。即ち、本実施例の画像形成装置は、独自のブレードバイアス電源装置を持たない構成とされる。従って、画像形成装置全体についての説明は、図１を参照して説明した実施例１の説明を援用し、本実施例の特徴部分の構成について、図７を参照して説明する。
【００７４】
図７に示すように、バイアス遅延手段３１は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１を有した回路構成とされる。本実施例では抵抗Ｒ１には抵抗値１０ＭΩ、コンデンサＣ１には静電容量３．３μＦを用いたが、これに限定されるものではない。
【００７５】
次に、本実施例におけるトナー強制消費シーケンス時の動作について図８、図９、図１０を用いて説明する。
【００７６】
本実施例においてもトナー強制消費シーケンスは、実施例１と同様に、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が１００枚毎に動作するように設定されている。
【００７７】
先ず、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が所定枚数に、即ち、本実施例では１００枚に到達したと判断されると、画像形成後の後回転時にトナー強制消費シーケンスが開始され、そのとき、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間状態にし、現像ローラ１６、感光ドラム１０は回転状態を維持する。
【００７８】
同時に、帯電ローラ１１には帯電バイアスとして−８００Ｖの直流バイアスを印加し、感光ドラム１０上の表面電位を−６００Ｖから−３００Ｖにする。
【００７９】
ところで、本実施例において、図５に示すように、帯電ローラ１１と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ３から、現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ１までの感光ドラム１０の回転周方向に関しての距離が１８．８ｍｍである。また、感光ドラム１０は周速度が７５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。従って、感光ドラム１０上の表面電位が−３００Ｖである部分が現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置まで到達するのに２５０ｍｓｅｃ必要となる。
【００８０】
そのため、図８にて、帯電ローラ１１に−８００Ｖの帯電バイアスを印加してから２５０ｍｓｅｃ後に、現像ローラ１６に０Ｖと−６００Ｖを交番させる矩形波を１００ｍｓｅｃ周期で印加する（図８−１）。すると、バイアス遅延手段３１によって現像ブレード１７には（図８−２）のようなバイアスが印加され、その結果、現像ブレード１７と現像ローラ１６の当接ニップに交番電界が形成される（図９−１）。
【００８１】
最初は、現像ローラ１６に０Ｖの交番バイアス、現像ブレード１７にバイアス遅延手段３１によって現像ブレード１７には−３００Ｖの電圧が印加される。従って、現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして＋３００Ｖである。そのため、現像ブレード１７上の現像ローラ１６当接ニップに付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図９−２）。それによって、現像ローラ１６上には、主にネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が形成される（図９−３）。
【００８２】
そして、トナー強制消費シーケンス開始から３００ｍｓｅｃ後には、現像ローラ１６に−６００Ｖの交番バイアスが印加され、現像ブレード１７にはバイアス遅延手段３１によって−７０Ｖの電圧が印加される（図９−１）。そのため、今度は現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして−５３０Ｖとなる。従って、現像ブレード１７上の現像ローラ１６当接ニップに付着したポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図９−２）。それによって、現像ローラ１６上には、主にポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が形成される（図９−３）。
【００８３】
そして、トナー強制消費シーケンス開始から３５０ｍｓｅｃ後には、現像ローラ１６に０Ｖの交番バイアス、現像ブレード１７にバイアス遅延手段によって現像ブレード１７には−５３０Ｖの電圧が印加される（図９−１）。従って、今度は現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして＋５３０Ｖである。そのため、現像ブレード１７上の現像ローラ１６当接ニップに付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図９−２）。それによって、現像ローラ１６上には、主にネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が形成される（図９−３）。
【００８４】
その後も同様に、これらのネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が交互に形成される。
【００８５】
次に、これらの現像ローラ１６上に交互に形成されたネガ極性及びポジ極性のトナー層が現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置である現像位置Ｄ１に到達する。実施例１の場合と同じように、最初のネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が現像位置に到達するのは、トナー強制消費シーケンス開始から４００ｍｓｅｃ後である（図１０−２）。
【００８６】
トナー強制消費シーケンス開始から４００ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−３００Ｖであり、現像ローラ１６には−６００Ｖの交番バイアスが印加されている（図１０−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６間の電位差は、現像ローラ１６を基準として＋３００Ｖである。そのため、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１０−４）。
【００８７】
先に述べたように、現像位置の現像ローラ１６上には、ちょうどネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が来ているので、これらのトナーはポジ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１０−５）。
【００８８】
次に、トナー強制消費シーケンス開始から４５０ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−３００Ｖであり、現像ローラ１６には０Ｖの交番バイアスが印加されている（図１０−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６に印加された電位差は、現像ローラ１６側を基準として−３００Ｖである。従って、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１０−４）。
【００８９】
先に述べたように、現像位置の現像ローラ１６上には、ちょうどポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が来ているので、これらのトナーはネガ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１０−５）。
【００９０】
このように、本実施例においても、実施例１の式（１）が成り立っている。
【００９１】
そして、前述のようにトナー強制消費シーケンス時においては、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間されている。そのために、感光ドラム１０上のトナーや外添剤は、転写材Ｐや転写ローラ２５に転写されることなく、そのまま感光ドラム１０によって搬送されてクリーニングブレード１４で掻き取られ、廃トナー容器１５内に収納される。
【００９２】
以上の工程を実行した後に、現像したトナーが感光ドラム１０のクリーニングブレードとの当接部分まで到達した後に、現像ローラ１６及び感光ドラム１０の回転を停止させる。
【００９３】
以上によって、ネガ極性に帯電したトナーとポジ極性に帯電したトナーや外添剤の両方が廃トナー容器１５内に収納される。そのために、現像ブレード１７に付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が再び現像装置内に戻ることはない。これによって、現像装置内のトナーから遊離した外添剤を減らすことができ、現像装置内、特に現像ブレードニップ部分をリフレッシュすることができた。
【００９４】
また、本実施例ではさらにバイアス遅延手段３１を用いることによって、ブレードバイアス用に特別な電源装置を必要とせず、シンプルな回路構成で実現することができた。
【００９５】
そこで、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行した場合においても、実施例１の場合と同様に耐久試験を行い、現像スジ画像のレベルとカブリ画像の結果を、表１及び図６に示した。
【００９６】
表１及び図６に示すように、本実施例の場合においても現像スジ画像・カブリ画像の両方に効果があることが分かる。
【００９７】
以上のように、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行することによって、トナー強制消費シーケンス時に、現像ローラと現像ブレード間で交番電界を形成することによって、現像ブレードの現像ローラ当接部に付着した、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤と、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ローラ上にコートされる。
【００９８】
そして、現像位置における、感光ドラム上の電位と現像ローラの電位との関係が、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがプラス側に、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがマイナス側にある。従って、これらのトナーや外添剤を感光ドラム上に現像させることができ、廃トナー容器に回収することが可能となった。
【００９９】
そのため、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤だけでなく、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤も再び現像容器内に戻ることが無いので、これらの劣化したトナーやトナーから遊離した外添剤が現像容器内に蓄積したり、再び現像ブレードに付着したりすることがなくなった。
【０１００】
ゆえに、現像スジ画像、カブリ画像の発生を抑えることができ、良好な画質を維持しつつ、現像装置の長寿命化が可能となった。
【０１０１】
また、本実施例ではさらにバイアス遅延手段を用いることによって、ブレードバイアス用に特別な電源装置を必要とせず、シンプルな回路構成で実現することができた。
【０１０２】
実施例３
本発明の第三の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、実施例１で図１を参照して説明した画像形成装置と同様とされる。ただ、本実施例における画像形成装置の特徴は、トナー強制消費シーケンスにおいて、現像ブレード１７と帯電ローラ１１には交番バイアスが印加されて、現像ローラ１６には直流バイアスが印加される構成にある。
【０１０３】
従って、画像形成装置についての説明は、図１を参照して説明した実施例１の説明を援用し、本実施例におけるトナー強制消費シーケンス時の動作について、図１１、図１２を用いて説明する。
【０１０４】
本実施例のトナー強制消費シーケンスもまた、実施例１において図１を参照して説明したように、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が１００枚毎に動作するように設定されている。
【０１０５】
先ず、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が所定枚数に、即ち、本実施例では１００枚に到達したと判断されると、画像形成後の後回転時にトナー強制消費シーケンスが開始される。そのとき、感光ドラム１０と転写ローラ２５を離間手段２６によって離間状態にし、現像ローラ１６、感光ドラム１０は回転状態を維持する。
【０１０６】
同時に、帯電ローラ１１には０Ｖと−１１００Ｖを交番させる矩形波の交番バイアスを１００ｍｓｅｃ周期で印加し、感光ドラム１０上の表面電位を０Ｖと−６００Ｖに交番させる。
【０１０７】
ところで、本実施例では、図５に示すように、帯電ローラ１１と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ３から現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ１までの感光ドラム１０の周方向に関する距離が１８．８ｍｍである。また、感光ドラム１０は周速度が７５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。従って、感光ドラム１０上の表面電位が０Ｖである部分が現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接している位置Ｄ１まで到達するのに２５０ｍｓｅｃ必要となる。
【０１０８】
また、実施例１の場合と同様に、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２から現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置Ｄ１まで、現像ローラ１６表面が回転するのに１５０ｍｓｅｃ必要である。従って、現像ブレード１７に交番バイアスを印加し始めるタイミングは、帯電ローラ１１に０Ｖの交番バイアスを印加してから１００ｍｓｅｃ後とする。
【０１０９】
そのため、帯電ローラ１１に０Ｖの交番バイアスを印加してから１００ｍｓｅｃ後に、現像ローラ１６に−３００Ｖの直流バイアスを、現像ブレード１７に−６００Ｖと０Ｖを交番させる矩形波の交番バイアスを１００ｍｓｅｃ周期で印加する。これによって、現像ブレード１７と現像ローラ１６の当接ニップに交番電界を形成する（図１１−１）。
【０１１０】
最初は、現像ローラ１６に−３００Ｖの直流バイアス、現像ブレード１７に−６００Ｖの交番バイアスが印加される。したがって、現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして＋３００Ｖである。そのために、現像ブレード１７上の現像ローラ１６当接ニップに付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図１１−２）。また、現像ローラ１６上には、主にネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が形成される（図１１−３）。
【０１１１】
そして、トナー強制消費シーケンス開始から１５０ｍｓｅｃ後には、現像ローラ１６に−３００Ｖの直流バイアス、現像ブレード１７に０Ｖの交番バイアスが印加される（図１１−１）。従って、今度は現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして−３００Ｖである。そのために、現像ブレード１７上の現像ローラ当接ニップに付着したポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から転移される（図１１−２）。また、現像ローラ１６上には、主にポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂとする）が形成される（図１１−３）。
【０１１２】
その後、これらのネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が交互に形成される。
【０１１３】
次に、これらの現像ローラ１６上に交互に形成されたネガ極性及びポジ極性のトナー層が現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置である現像位置に到達する。実施例１の場合と同じように、最初のネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が現像位置に到達するのは、トナー強制消費シーケンス開始から２５０ｍｓｅｃ後である（図１２−２）。
【０１１４】
トナー強制消費シーケンス開始から２５０ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は０Ｖであり、現像ローラ１６には−３００Ｖの直流バイアスが印加されている（図１２−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６間の電位差は、現像ローラ１６側を基準として＋３００Ｖである。そのために、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１２−４）。
【０１１５】
そのとき、現像位置の現像ローラ１６上には、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が来ているので、これらのトナーはポジ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１２−５）。
【０１１６】
次に、トナー強制消費シーケンス開始から３００ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−６００Ｖであり、現像ローラ１６には−３００Ｖの直流バイアスが印加されている（図１２−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６間の電位差は、現像ローラ１６側を基準として−３００Ｖである。従って、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１２−４）。
【０１１７】
そのとき、現像位置の現像ローラ１６上には、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が来ているので、これらのトナーはネガ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１２−５）。
【０１１８】
以上のように、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２から現像位置Ｄ１まで現像ローラ１６上のトナーが到達した後（１５０ｍｓｅｃ後）に、現像ブレード１７側を基準としたときの現像ローラ１６と現像ブレード１７間の電界の位相と、現像ローラ１６側を基準としたときの感光ドラム１０と現像ローラ１６間の電界の位相が同じになれば、ネガ極性やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像される。
【０１１９】
つまり、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２と現像位置Ｄ１との距離をＲ（ｍｍ）、交番バイアスの周期（即ち、交番バイアスの１周期当たりの時間）をＴ（ｍｓｅｃ）、現像ローラ１６の周方向に関する回転速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置Ｄ２から現像位置Ｄ１まで現像ローラ１６上のトナーが移動する時間が、Ｒ／Ｖ（ｓｅｃ）となる。そのとき、現像ブレード１７側を基準としたときの現像ローラ１６と現像ブレード１７間の電界の位相φと、現像ローラ１６側を基準としたときの感光ドラム１０と現像ローラ１６間の電界の位相ψが、位相差２π×Ｒ／Ｖ／Ｔ／１０−３を持っていれば、ネガ極性やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像されるので、以下の式（２）が成り立つ。
式（２）
φ−ψ＝２π×（Ｒ／Ｖ／Ｔ／１０−３＋ｎ）  （ｎは整数）
【０１２０】
そして、前述のようにトナー強制消費シーケンス時においては、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間されている。そのために、感光ドラム１０上のトナーや外添剤は転写材Ｐや転写ローラ２５に転写されることなく、そのまま感光ドラム１０によって搬送されてクリーニングブレード１４で掻き取られ、廃トナー容器１５内に収納される。
【０１２１】
以上の工程を実行した後に、現像したトナーが感光ドラム１０のクリーニングブレード１４との当接部分まで到達した後に、現像ローラ１６及び感光ドラム１０の回転を停止させる。
【０１２２】
以上によって、ネガ極性に帯電したトナーとポジ極性に帯電したトナーや外添剤の両方が廃トナー容器１５内に収納される。
【０１２３】
そのために、現像ブレード１７に付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が再び現像装置内に戻ることはない。従って、現像装置内のトナーから遊離した外添剤を減らすことができ、現像装置内、特に現像ブレード１７ニップ部分をリフレッシュすることができた。
【０１２４】
また、本実施例では、現像ローラ１６のコートに対応して感光ドラム１０上の表面電位を変えているので、現像ローラ１６に吐き出されたトナーを全て感光ドラム１０に現像することができる。
【０１２５】
そこで、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行した場合においても、実施例１の場合と同様に耐久試験を行い、現像スジ画像のレベルとカブリ画像の結果を表１及び図６に追加した。
【０１２６】
表１及び図６のように、本実施例の場合においても現像スジ画像・カブリ画像の両方に効果があることが分かる。
【０１２７】
以上のように、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行することによって、トナー強制消費シーケンス時に、現像ローラと現像ブレード間で交番電界を形成することによって、現像ブレードの現像ローラ当接部に付着した、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤と、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ローラ上にコートされる。
【０１２８】
そして、現像位置における、感光ドラム上の電位と現像ローラの電位との関係が、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがプラス側に、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがマイナス側にあるので、これらのトナーや外添剤を感光ドラム上に現像させることができ、廃トナー容器に回収することが可能となった。
【０１２９】
そのため、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤だけでなく、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤も再び現像容器内に戻ることが無いので、これらの劣化したトナーやトナーから遊離した外添剤が現像容器内に蓄積したり、再び現像ブレードに付着したりすることがなくなった。
【０１３０】
ゆえに、現像スジ画像、カブリ画像の発生を抑えることができ、良好な画質を維持しつつ、現像装置の長寿命化が可能となった。
【０１３１】
加えて本実施例では、現像ローラのコートに対応して感光ドラム上の表面電位を変えているので、現像ローラに吐き出されたトナーを全て感光ドラムに現像することができる。
【０１３２】
実施例４
本発明の第四の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、実施例１で図１を参照して説明した画像形成装置と同様とされる。ただ、本実施例における画像形成装置の特徴は、トナー強制消費シーケンスにおいて、現像ブレード１７には交番バイアスが印加され、現像ローラ１６には直流バイアスが印加され、感光ドラム１０上は露光されることによって、感光ドラム１０上に潜像を持つ構成にある。
【０１３３】
従って、画像形成装置についての説明は、図１を参照して説明した実施例１の説明を援用し、本実施例におけるトナー強制消費シーケンス時の動作について、図１３、図１４、図１５を用いて説明する。
【０１３４】
本実施例のトナー強制消費シーケンスもまた、実施例１において図１を参照して説明したように、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が１００枚毎に動作するように設定されている。
【０１３５】
先ず、ＣＰＵ２００内の印刷枚数計数手段２０２によって、印刷枚数が所定枚数に、即ち、本実施例では１００枚に到達したと判断されると、画像形成後の後回転時にトナー強制消費シーケンスが開始される。そのとき、感光ドラム１０と転写ローラ２５を離間手段２６によって離間状態にし、現像ローラ１６、感光ドラム１０は回転状態を維持する。
【０１３６】
同時に、帯電ローラ１１には帯電バイアスとして−１２００Ｖの直流バイアスを印加し、感光ドラム１０上の表面電位を−６００Ｖから−７００Ｖにする。
【０１３７】
ここで、実施例１の場合と同様に、感光ドラム１０上の表面電位が−７００Ｖである部分が現像ローラ１６と感光ドラム１０が当接する位置まで到達するのに２５０ｍｓｅｃ必要である。また、現像ローラ１６と現像ブレード１７の当接位置から現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置まで、現像ローラ１６表面が回転するのに１５０ｍｓ必要である。そのために、現像ブレード１７に交番バイアスを印加するタイミングは、帯電ローラ１１に−１２００Ｖを印加してから１００ｍｓｅｃ後とする。
【０１３８】
また、図５のように、露光位置Ｄ４は感光ドラム１０の回転周方向に関して帯電位置Ｄ３から７．５ｍｍなので、帯電位置Ｄ３から露光位置Ｄ４まで感光ドラム１０が回転するのに１００ｍｓｅｃかかる。従って、トナー強制消費シーケンス開始から１００ｍｓｅｃ後から、レーザ露光を開始する。レーザ露光は、始めの５０ｍｓｅｃの間は全面露光し、次の５０ｍｓｅｃの間は露光を停止する。これをトナー強制消費シーケンス開始後１０００ｍｓｅｃまで繰り返して行い、その後は露光を停止する（図１３−１）。それによって、全面露光を受けた感光ドラム１０上の表面電位は−１００Ｖとなり、露光を受けていない感光ドラム１０上の表面電位は−７００Ｖとなる（図１３−２）。
【０１３９】
次に、トナー強制消費シーケンス開始から１００ｍｓｅｃ後に、現像ローラ１６に−４００Ｖの直流バイアスを、現像ブレード１７に−７００Ｖと−１００Ｖを交番させる矩形波の交番バイアスを１００ｍｓｅｃ周期で印加する。それによって、現像ブレード１７と現像ローラ１６の当接ニップに交番電界を形成する（図１４−１）。
【０１４０】
最初は、現像ローラ１６に−４００Ｖの直流バイアス、現像ブレード１７に−７００Ｖの交番バイアスが印加される。従って、現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして＋３００Ｖである。そのために、現像ブレード１７上の現像ローラ１６当接ニップに付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から現像ローラ１６上に転移される（図１４−２）。そのため、現像ローラ１６上には、主にネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が形成される（図１４−３）。
【０１４１】
そして、トナー強制消費シーケンス開始から１５０ｍｓｅｃ後には、現像ローラ１６に−４００Ｖの直流バイアス、現像ブレード１７に−１００Ｖの交番バイアスが印加される（図１４−１）。そのために、今度は現像ローラ１６と現像ブレード１７間にできた電位差は、現像ブレード１７側を基準にして−３００Ｖである。従って、現像ブレード１７上の現像ローラ当接ニップに付着したポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ブレード１７上から転移される（図１４−２）。そのため、現像ローラ１６上には、主にポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が形成される（図１４−３、図１５−１）。
【０１４２】
その後、これらのネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が交互に形成される。
【０１４３】
次に、これらの現像ローラ１６上に交互に形成されたネガ極性及びポジ極性のトナー層が現像ローラ１６と感光ドラム１０の当接位置である現像位置に到達する。実施例１の場合と同じように、最初のネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が現像位置に到達するのは、トナー強制消費シーケンス開始から１５０ｍｓｅｃ後である（図１５−２）。
【０１４４】
トナー強制消費シーケンス開始から２５０ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−１００Ｖであり、現像ローラ１６には−４００Ｖの直流バイアスが印加されている（図１５−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６間の電位差は、現像ローラ１６側を基準として＋３００Ｖであるので、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１５−４）。
【０１４５】
そのとき、現像位置の現像ローラ１６上には、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ａ）が来ているので、これらのトナーはポジ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１５−５）。
【０１４６】
次に、トナー強制消費シーケンス開始から３００ｍｓｅｃ後には、現像位置における感光ドラム１０上の表面電位は−７００Ｖであり、現像ローラ１６には−４００Ｖの直流バイアスが印加されている（図１５−３）。このとき、現像位置における、感光ドラム１０上の表面電位と現像ローラ１６間の電位差は、現像ローラ１６側を基準として−３００Ｖであるので、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が感光ドラム１０上に現像できる状態になっている（図１５−４）。
【０１４７】
そのとき、現像位置の現像ローラ１６上には、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤によって構成されたトナー層（Ｂ）が来ているので、これらのトナーはネガ極性側である感光ドラム１０上に現像される（図１５−５）。
【０１４８】
そして、前述のようにトナー強制消費シーケンス時においては、感光ドラム１０と転写ローラ２５が離間手段２６によって離間されている。そのために、感光ドラム１０上のトナーや外添剤は転写材Ｐや転写ローラ２５に転写されることなく、そのまま感光ドラム１０によって搬送されてクリーニングブレード１４で掻き取られ、廃トナー容器１５内に収納される。
【０１４９】
以上の工程を実行した後に、現像したトナーが感光ドラム１０のクリーニングブレード１４との当接部分まで到達した後に、現像ローラ１６及び感光ドラム１０の回転を停止させる。
【０１５０】
以上によって、ネガ極性に帯電したトナーとポジ極性に帯電したトナーや外添剤の両方が廃トナー容器内に収納される。そのために、現像ブレード１７に付着したネガ極性に帯電したトナーや外添剤やポジ極性に帯電したトナーや外添剤が再び現像装置内に戻ることはない。従って、現像装置内のトナーから遊離した外添剤を減らすことができ、現像装置内、特に現像ブレード１７ニップ部分をリフレッシュすることができた。
【０１５１】
また、本実施例では、現像ローラ１６のコートに対応して感光ドラム１０上の表面電位を変えているので、現像ローラ１６に吐き出されたトナーを全て感光ドラム１０に現像することができる。
【０１５２】
そこで、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行した場合においても、実施例１の場合と同様に耐久試験を行い、現像スジ画像のレベルとカブリ画像の結果を表１及び図６に追加した。
【０１５３】
表１及び図６のように、本実施例の場合においても現像スジ画像・カブリ画像の両方に効果があることが分かる。
【０１５４】
以上のように、本実施例のトナー強制消費シーケンスを実行することによって、トナー強制消費シーケンス時に、現像ローラと現像ブレード間で交番電界を形成することによって、現像ブレードの現像ローラ当接部に付着した、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤と、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像ローラ上にコートされる。
【０１５５】
そして、現像位置における、感光ドラム上の電位と現像ローラの電位との関係が、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがプラス側に、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤が現像位置にある場合には、感光ドラムがマイナス側にあるので、これらのトナーや外添剤を感光ドラム上に現像させることができ、廃トナー容器に回収することが可能となった。
【０１５６】
そのため、ネガ極性に帯電したトナーや外添剤だけでなく、ポジ極性に帯電したトナーや外添剤も再び現像容器内に戻ることが無いので、これらの劣化したトナーやトナーから遊離した外添剤が現像容器内に蓄積したり、再び現像ブレードに付着したりすることがなくなった。
【０１５７】
ゆえに、現像スジ画像、カブリ画像の発生を抑えることができ、良好な画質を維持しつつ、現像装置の長寿命化が可能となった。
【０１５８】
加えて本実施例では、現像ローラのコートに対応して感光ドラム上の表面電位を変えているので、現像ローラに吐き出されたトナーを全て感光ドラムに現像することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明に係る実施例１から実施例４の画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明に係る実施例１、実施例３、実施例４の画像形成装置における現像装置をより詳しく示した概略構成断面図である。
【図３】本発明に係る実施例１の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像ローラに印加する現像バイアスと現像ブレードに印加するブレードバイアスの印加状況と現像ローラ上のトナーのコート状況を示した図である。
【図４】本発明に係る実施例１の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像位置での現像ローラ上のトナーコート状態と、現像バイアスと現像位置での感光ドラム上の表面電位と、現像位置での感光ドラム上のトナーコート状態を示した図である。
【図５】本発明に係る実施例１から実施例４の画像形成装置における、帯電位置、露光位置、現像位置及び現像ローラと現像ブレードの当接位置の関係を示した図である。
【図６】本発明に係る実施例１から実施例４の画像形成装置における、１枚間欠印字モードでのカブリ濃度の推移を示した図である。
【図７】本発明に係る実施例２の画像形成装置の現像装置をより詳しく示した概略構成断面図である。
【図８】本発明に係る実施例２の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像ローラに交番バイアスを印加したときの、現像ブレードに印加される電圧を示した図である。
【図９】本発明に係る実施例２の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像ローラに印加する現像バイアスと現像ブレードに印加するブレードバイアスの印加状況と現像ローラ上のトナーのコート状況を示した図である。
【図１０】本発明に係る実施例２の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像位置での現像ローラ上のトナーコート状態と、現像バイアスと現像位置での感光ドラム上の表面電位と、現像位置での感光ドラム上のトナーコート状態を示した図である。
【図１１】本発明に係る実施例３の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像ローラに印加する現像バイアスと現像ブレードに印加するブレードバイアスの印加状況と現像ローラ上のトナーのコート状況を示した図である。
【図１２】本発明に係る実施例３の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像位置での現像ローラ上のトナーコート状態と、現像バイアスと現像位置での感光ドラム上の表面電位と、現像位置での感光ドラム上のトナーコート状態を示した図である。
【図１３】本発明に係る実施例４の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時のレーザ発光タイミングと感光ドラム上の表面電位を示した図である。
【図１４】本発明に係る実施例４の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像ローラに印加する現像バイアスと現像ブレードに印加するブレードバイアスの印加状況と現像ローラ上のトナーのコート状況を示した図である。
【図１５】本発明に係る実施例４の画像形成装置における、トナー強制消費シーケンス時の現像位置での現像ローラ上のトナーコート状態と、現像バイアスと現像位置での感光ドラム上の表面電位と、現像位置での感光ドラム上のトナーコート状態を示した図である。
【図１６】従来の画像形成装置の一例の概略構成断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１０      感光ドラム（像担持体）
１１      帯電ローラ（帯電手段）
１３      現像装置（現像手段）
１６      現像ローラ（現像剤担持体）
１７      現像ブレード（現像剤規制部材）
１８      トナー供給ローラ（現像剤供給手段）
２２      ブレードバイアス電源装置（規制部材バイアス印加手段）
２３      現像バイアス電源装置（現像バイアス印加手段）
３１      バイアス遅延手段
１００    画像形成装置
１００Ａ  画像形成装置本体
２００    制御手段
２０１    電源制御手段
２０２    印刷枚数計数手段
【図１】
2006349955.tif 000004
【図２】
2006349955.tif 000005
【図３】
2006349955.tif 000006
【図４】
2006349955.tif 000007
【図５】
2006349955.tif 000008
【図６】
2006349955.tif 000009
【図７】
2006349955.tif 000010
【図８】
2006349955.tif 000011
【図９】
2006349955.tif 000012
【図１０】
2006349955.tif 000013
【図１１】
2006349955.tif 000014
【図１２】
2006349955.tif 000015
【図１３】
2006349955.tif 000016
【図１４】
2006349955.tif 000017
【図１５】
2006349955.tif 000018
【図１６】
2006349955.tif 000019