(57)【要約】【課題】  現像容器に備えられた電極からの反転トナーの落下に起因する現像装置周りの汚染を軽減し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像容器の入り口において現像ローラと対向し長手方向に延設された電極を有する現像装置がある。該現像装置において、電極に印加するバイアス電圧として、入り口において正規極性に帯電したトナーに電極から現像ローラの方向に向かう力を与える電界を形成する第一のバイアス電圧と、電極に付着した正規極性と逆極性に帯電したトナーを現像ローラへと落下させる第二のバイアス電圧が選択可能な電圧制御手段を有し、現像ローラの回転中に前記電圧制御手段により第一のバイアス電圧から第二のバイアス電圧へと切り替えることで、前記電極に付着していたトナーを前記現像ローラの方に落下させて前記現像ローラの回転により前記現像容器内に戻すことで該落下トナーの飛散量を軽減する。【選択図】  図３
2011180439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、現像装置であって、トナーを含む現像剤を収容し、開口部を備える現像容器と、前記開口部より一部が露出し、前記現像容器から現像剤を担持して搬出し、上昇回転部で前記像担持体にトナーを供給して前記像担持体上の静電潜像を現像し、前記開口部の上縁部との間に形成された入り口を通って現像剤を前記現像容器内に戻す、回転可能な現像ローラと、前記入り口において前記現像ローラと対向して前記現像容器に支持され、前記現像ローラの長手方向に延設された電極と、を有する現像装置と、前記電極にバイアス電圧を印加する電源手段と、を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧として、前記入り口において正規極性に帯電したトナーに前記電極から前記現像ローラの方向に向かう力を与える電界を形成する第一のバイアス電圧と、前記電極に付着した正規極性と逆極性に帯電したトナーを前記現像ローラへと落下させる第二のバイアス電圧が選択可能に電源手段を制御する電圧制御手段を有し、
前記現像ローラの回転中に前記電圧制御手段により前記第一のバイアス電圧から前記第二のバイアス電圧へと前記バイアス電圧を切り替えることで前記電極に付着していたトナーを前記現像ローラの方に落下させるとともに、該落下したトナーを前記現像ローラの回転により前記現像容器内に戻すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二のバイアス電圧は、トナーの正規極性と逆極性の電圧であ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】
前記第二のバイアス電圧は、前記入り口に放電を起こし、前記電極に付着した正規極性とは逆極性のトナーを正規極性に帯電させ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】
前記第二のバイアス電圧はフロート電圧であ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５】
前記第二のバイアス電圧印加時の現像ローラの回転速度を、画像形成時の回転速度に比べて速くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一のバイアス電圧を印加している連続時間を記憶する記憶手段と、該記憶手段の記憶した連続時間に基づいて、前記現像ローラの駆動時間を制御する駆動制御手段と、を有し、前記連続時間が長ければ長いほど、前記切り替え後の前記現像ローラの駆動時間を段階的に長くすることを特徴とする請求項１乃至５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、像担持体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する、静電記録方式や電子写真方式を利用した複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置における現像装置では、現像ローラの回転に伴って静電潜像にトナーを供給する現像域を通過した現像剤層を現像容器内に戻す入り口からこの容器内のトナーが外部に飛散して出てきて種々の弊害が生ずるのを防止する対策が取られている。
【０００３】
特許文献１では入り口において導電性部材を現像ローラと対向する位置に配置し、導電性部材に対し現像バイアス電圧の直流成分を基準として、トナーの摩擦帯電の正規極性（静電潜像を現像するための極性）と同極性側のバイアス電圧を印加することで、正規極性に帯電したトナーが現像ローラへと向かう方向の力を付与する電界が形成され、入り口からのトナー飛散を抑制する手段が提案されている（このような導電性部材を以下、「電極」と呼ぶ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現像域が現像ローラの上層回転部にあり、現像域を通過して戻ってくる現像剤層の容器への入り口が、容器の開口の上端部と現像ローラとの間に配置された現像装置に前記の電極を設けた場合、入り口からのトナー飛散を抑制するのに大きな効果があるが、一方で以下のような問題が発生する場合があった。
【０００６】
現像容器内のトナー中には僅かながら反転トナー（正規極性と逆極性に帯電したトナー）が混在している。正規帯電トナーについては特許文献１の手法によって効果的に飛散を抑制することができたが、反転トナーについては、電極に印加されているバイアス電圧による静電的な引力により徐々に電極に付着してしまった。その結果、電極に付着し蓄積した反転トナーは、画像形成終了後に電極のバイアス電圧がオフされたときやその自重に耐えきれなくなった時に、下方に落下する。落下したトナーは入り口付近の現像ローラ近傍ばかりでなく、更に下方に飛散して現像装置周りを汚染し、画質を劣化させることがあった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、電極に付着した反転トナーに起因する現像装置周りの汚染を軽減し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は以下の構成を有する。
【０００９】
回転可能な像担持体と、現像装置であって、トナーを含む現像剤を収容し、開口部を備える現像容器と、前記開口部より一部が露出し、前記現像容器から現像剤を担持して搬出し、上昇回転部で前記像担持体にトナーを供給して前記像担持体上の静電潜像を現像し、前記開口部の上縁部との間に形成された入り口を通って現像剤を前記現像容器内に戻す、回転可能な現像ローラと、前記入り口において前記現像ローラと対向して前記現像容器に支持され、前記現像ローラの長手方向に延設された電極と、を有する現像装置と、前記電極にバイアス電圧を印加する電源手段と、を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧として、前記入り口において正規極性に帯電したトナーに前記電極から前記現像ローラの方向に向かう力を与える電界を形成する第一のバイアス電圧と、前記電極に付着した正規極性と逆極性に帯電したトナーを前記現像ローラへと落下させる第二のバイアス電圧が選択可能に電源手段を制御する電圧制御手段を有し、
前記現像ローラの回転中に前記電圧制御手段により前記第一のバイアス電圧から前記第二のバイアス電圧へと前記バイアス電圧を切り替えることで前記電極に付着していたトナーを前記現像ローラの方に落下させるとともに、該落下したトナーを前記現像ローラの回転により前記現像容器内に戻す画像形成装置を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、現像容器の開口部の上縁側に設けられた電極に付着した正規極性とは逆極性のトナーに起因する現像装置周りの汚染と、それに伴う画質の劣化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例が適用し得る画像形成装置の一例であり、その画像形成部の概略構成を示した長手方向に垂直な断面図である。
【図２】本発明における画像形成装置の動作工程を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例が適用し得る現像装置を説明するための図で、長手方向に垂直な断面図である。
【図４】本発明における実施例１を説明するための説明図で、駆動や電圧のオン・オフのタイミングを示した図である。
【図５】本発明における実施例２を説明するための説明図で、駆動や電圧のオン・オフのタイミングを示した図である。
【図６】本発明における実施例３を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明における実施例４を説明するための説明図で、駆動や電圧のオン・オフのタイミングを示した図である。
【図８】本発明における実施例５を説明するための説明図で、駆動や電圧のオン・オフのタイミングを示した図である。
【図９】本発明における実施例５を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る画像形成装置について更に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は本実施例の画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、画像形成部１を有する電子写真方式のプリンタである。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じて、画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。
【００１４】
画像形成部１には、像担持体として感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム２の周囲には帯電手段としての帯電ローラ３と、現像装置４、転写手段としての一次転写ローラ５、二次転写ローラ１５、中間転写ベルト１６、二次転写対向ローラ１０と、クリーニング装置６が配置されている。感光ドラム２の図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ７が配置されている。
【００１５】
以下、画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２の表面が先ず帯電ローラ３によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３には、帯電バイアス電圧電源より帯電バイアス電圧が印加される。次いで、感光ドラム２は、レーザースキャナ７から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラムの表面上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２上の静電潜像は、現像装置の容器内に収容されたトナーを現像装置４の現像ローラ４０１が持ち出して担持搬送することにより顕像化され、トナー像となる。本実施例では、レーザー光により露光した明部電位部に、帯電ローラ３による感光ドラム２の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させる反転現像方式を用いる。感光ドラムの表面上にトナー像を形成した後は、中間転写ベルト１６にトナー像を一次転写する。一次転写後に感光ドラムの表面上に残ったトナーは、クリーニング装置６によって除去される。
【００１６】
その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが供給ローラ１４により搬送される。そして、二次転写ローラ１５に二次転写バイアス電圧を印加することにより、中間転写ベルト１６上のトナー像を記録材Ｐに二次転写する。次いで記録材Ｐは分離され定着装置１３に搬送される。該定着装置によって、加熱、加圧されることで、記録材上のトナー像は定着画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。又、二次転写で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナー１８により除去される。これにより、一連の画像形成動作が終了する。
【００１７】
図２に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。ここでは複数枚連続でプリントを行う連続プリントジョブの場合を例にして、各動作工程について詳しく説明する。
【００１８】
ａ：前多回転工程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）のこと。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作や制御設定等を実行する。
【００１９】
ｂ：スタンバイ
画像形成装置の待機期間のこと。始動動作期間終了後、メインモータの駆動を停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態にする。
【００２０】
ｃ：前回転工程
プリントジョブ前動作を実行する期間のこと。プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する。
【００２１】
なお、前多回転工程中にプリントジョブ開始信号を入力した場合は、前多回転工程の終了後、スタンバイ無しに引き続き前回転工程に移行する。
【００２２】
ｄ：プリントジョブ工程
前回転終了後、記録材へのプリントを行う期間のこと。前回転工程が終了すると、引き続いて前述した画像形成動作を実行し、白紙の記録材に定着画像を形成して出力する。連続で複数枚プリントを行う場合、前記の画像形成動作が繰返されて所定枚数分の定着画像形成済みの記録材を順次出力する。
【００２３】
ｅ：後回転工程
プリントジョブ後動作を実行する期間のこと。１枚だけのプリントジョブの場合であれば、その定着画像形成済みの記録材が出力された後、連続プリントジョブの場合であれば、その連続プリントジョブの最後の定着画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する。
【００２４】
ｇ：スタンバイ
画像形成装置の待機期間のこと。後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００２５】
画像形成時だけでなく非画像形成時である前多回転工程時や後回転工程時においても、現像ローラ４０１が回転している間は、帯電ローラ３及び現像ローラ４０１に所定の電圧を印加することによって、感光ドラム２と現像ローラ４０１の間に所定の電位差を通常設けている。これは感光ドラム２及び現像ローラ４０１が回転することによって、感光ドラム２への正規極性に帯電したトナーの付着（かぶり）が発生することを抑制するためであり、本実施例では、帯電ローラ及び現像ローラは共に画像形成時と同じ電圧に設定してある。帯電バイアス電圧として感光ドラムを表面電位−５００Ｖに帯電する直流電圧を印加し、現像バイアス電圧として−３００Ｖの直流電圧に、周波数１０ＫＨｚ、振幅１０００Ｖの交流電圧を重畳した電圧を印加してある。ゆえに、この場合のかぶり防止電位差は２００Ｖである。この電位差によって現像ローラ上の反転トナーは感光ドラムに付着することになるが、クリーニング装置６によって除去される。
【００２６】
次に、図３を用いて現像装置４について説明する。図３は、現像装置４の現像ローラ長手方向に垂直な断面図である。
【００２７】
現像装置４は、非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを主成分として備える二成分現像剤が収納された現像容器４０８を有する。トナーとしては正規極性が負となるトナーを用いた。
【００２８】
現像装置４は、更に現像ローラ４０１、及び現像剤の穂高規制部材としてのブレード４０２を有している。現像容器４０８は紙面に垂直方向（長手方向）に延設された隔壁４０６によって現像室４１３と攪拌室４１４とに区画され、又隔壁４０６の上方部は開放されている。また、現像室４１３及び攪拌室４１４には２成分現像剤が収容されている。
【００２９】
現像室４１３及び攪拌室４１４には、それぞれ攪拌スクリュー４１１、１１２が配置されている。攪拌スクリュー４１１は現像室４１３内の現像剤を攪拌搬送し、又攪拌スクリュー４１２は現像剤濃度制御装置の制御のもとでトナー補給槽（図示せず）からこの攪拌スクリュー４１２の上流側に供給されるトナーと、既に攪拌室４１４内にある現像剤とを攪拌搬送し、トナー濃度を均一化する。現像容器には長手方向両端部側において、現像室４１３と攪拌室４１４とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記攪拌スクリュー４１１、１１２のそれぞれの長手方向への搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室内の現像剤が通路から攪拌室内へと移動し、攪拌室内の現像剤が現像室内に移動するように構成されている。
【００３０】
また、現像室４１３は感光ドラム２に対向する部分が開口しており、この開口部４２０から一部が現像容器外に露出するようにして現像ローラ４０１が回転可能に配置されている。現像ローラ４０１は非磁性材料で構成され、現像動作時には図示矢印方向に回転し、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ４１０が固定されている。現像ローラ４０１は現像容器からブレード４０２によって層厚規制された２成分現像剤の層を持ちだして担持搬送し、感光ドラム２と近接、対向する現像域４２１において、トナーを感光ドラム２に供給して静電潜像を現像しトナー像へと顕像化する。現像域４２１は現像ローラ４０１の上昇回転部の一部の領域であり、現像容器外に露出している。現像効率、即ち静電潜像へのトナー付与率を向上させるために、現像ローラ４０１には現像ローラ電源装置４１５から、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、−３００Ｖの直流電圧に、周波数１０ｋＨｚ、振幅１０００Ｖの交流電圧を重畳したバイアス電圧を用いている。
【００３１】
また、現像装置４は現像ローラ回転駆動モータ４１８を有し、本実施例では現像ローラ回転駆動モータ４１８によって現像ローラ４０１、攪拌スクリュー４１１、４１２を回転させている。現像ローラ電源装置４１５、電極電源装置４１７、現像ローラ回転駆動モータ４１８の動作はＣＰＵ４１９の電圧制御部、駆動制御部によって制御される。該駆動制御部では現像ローラ回転駆動モータ４１８の駆動のオン・オフ、回転駆動時間、回転速度を制御する。また、該電圧制御部では現像ローラ電源装置４１５、電極電源装置４１７の電圧のオン・オフ、電圧の切り替え等を制御する。また、ＣＰＵ４１９には電極への電極バイアス電圧が連続して印加された時間（電極バイアス電圧オンの状態の連続時間）を記憶する印加時間記憶装置４２３が接続されている。この印加時間記憶装置４２３の連続時間に応じて、ＣＰＵ４１９は駆動制御や電圧制御を行うことが可能である。
【００３２】
現像装置４は上記構成により、攪拌スクリュー４１１によって現像ローラ４０１に供給された現像剤を、マグネットローラ４１０の磁力にて磁気ブラシの状態で保持し、これを搬送する。更に説明すると、現像装置のマグネットローラ４１０は５極構成からなっており、図３に示すとおり現像ローラ回転方向に対し交互に５つの磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｎ１、Ｎ２から成る。
【００３３】
攪拌スクリュー４１１で攪拌された現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｓ２の磁力の作用により、現像ローラ４０１の表面上にまず汲み上げられる。その後、現像剤は現像ローラ表面上で磁気ブラシを形成しつつ現像ローラ４０１の回転により搬送される。汲み上げに次いで、カット極Ｎ２においては、現像容器開口部４２０の下縁部に現像ローラとの間に現像容器４０８からの現像剤の出口を形成するように、現像ローラの長手方向に沿って延設されたブレード４０２が、磁気ブラシを穂切りして現像剤量を適正化している。その後、現像ローラ４０１は回転して現像剤を搬出し、上昇回転部である現像域で感光ドラム２の表面の静電潜像を、トナー像として顕像化している。そして現像が終了し、現像ローラ４０１の表面上に残った現像剤はその後取り込み磁極Ｎ１から開口部４２０の上縁部と現像ローラ４０１との間に形成された入り口４２２を通って現像容器内に戻って、はぎ取り磁極Ｓ３に至り、現像室４１３内に取り込まれる。剥ぎ取り磁極Ｓ３は汲み上げ極Ｓ２と同極であるため、両者間に反撥磁界が発生している。このため現像ローラ４０１に担持されたまま剥ぎ取り磁極Ｓ３へと搬送されてきた現像剤は、その反撥磁界の作用により現像ローラ４０１上から剥ぎ取り除去され、現像室４１３内に落下し、攪拌スクリュー４１１により攪拌、混合される。その後、汲み上げ極Ｓ２で現像ローラ４０１に新たに現像剤が供給される。
【００３４】
ところで、現像容器内には通常浮遊したトナーが存在する。剥ぎ取り磁極Ｓ３では汲み上げ極Ｓ２と反発極を形成しているために現像剤は磁力線に沿って激しく穂立ちする。それゆえ、現像剤同士がぶつかり合ってキャリアとトナーの遊離が起こり、浮遊したトナーが発生する。現像ローラ４０１の回転や攪拌スクリュー４１１の回転によっても、浮遊したトナーが発生する。開口部４２０の上縁部と現像ローラ４０１との間に形成された入り口４２２では、現像ローラ表面上の現像剤層を現像容器内に取り込む時に、現像剤層が入り口４２２の下縁面にぶつかってトナー飛散が起きるのを防ぐため、現像ローラ４０１と入り口４２２の下縁面との隙間幅を、この位置での現像剤層の厚みよりも若干広い２．０ｍｍとしてある。そのため、入り口４２２においてこのような隙間があることにより、前述した浮遊したトナーが入り口４２２から噴き出し、飛散するという問題が生じてしまう。
【００３５】
そこで図３に示すように、入り口４２２において、現像ローラ４０１と対向して且つ現像ローラ４０１の長手方向に対して平行に、電極４１６が延設されている。尚、電極４１６は入り口４２２の下縁面に接着支持されており、電極電源装置４１７が接続されている。尚、本実施例では電極４１６の長手方向の長さは現像ローラ４０１の長手方向の長さと同等に設定されているがこれに限定されるものではない。又、電極４１６の形状については、本実施例の平板状のものに限定されるわけではなく、円柱や三角柱であってもよい。又、１つではなく複数の電極４１６を取り付けてもよい。
【００３６】
本実施例では、プリントジョブ開始信号を受けた後、前回転工程・プリントジョブ実行工程・後回転工程で、現像ローラ４０１は現像ローラ回転駆動モータ４１８により回転駆動されると共に、−３００Ｖの直流電圧に振幅１０００Ｖの交流電圧を畳重した現像バイアス電圧が現像ローラ電源装置４１５によって印加される。また、この時電極４１６には、現像バイアス電圧の直流電圧成分Ｖ１（実施例では−３００Ｖ）よりもトナーの正規極性の方向に偏倚した直流電圧Ｖ２、例えば、−８００Ｖの直流電圧である電極バイアス電圧が電極電源装置４１７から印加される。この−８００Ｖの直流電圧は、現像ローラ回転時における入り口からの正規極性に帯電したトナーの飛散防止を目的としている。
【００３７】
電極４１６に電極バイアス電圧として−８００Ｖの電圧が印加され、現像ローラ４０１には−３００Ｖの直流電圧と、振幅１０００Ｖの交流電圧を畳重した現像バイアス電圧が印加されると、電極４１６と現像ローラ４０１が対向する入り口４２２に電界が生じる。この電界は現像バイアス電圧が交流成分を持つため向き・強さともに変化するが、電極４１６に印加される直流電圧Ｖ２と現像ローラ４０１に印加される電圧の直流電圧成分Ｖ１がトナーの正規極性と同極性であり、且つ絶対値に於いてＶ２がＶ１よりも大であるので、電極４１６と現像ローラ４０１との間に形成される電界は正規極性に帯電したトナーを電極から現像ローラへと向かう方向に付勢する。
【００３８】
本実施例で使用されるトナーは正規極性として負の電荷に帯電しているため、大半のトナーは負の電荷に帯電している。そのため全体として考えれば、この電界は大半の飛散トナーを電極４１６から現像ローラ４０１へと向かわせるような向きに生じており、大半の飛散トナーはこの電界から電極４１６から現像ローラ４０１に向かう力を受けることによって、現像ローラの現像剤層上に押し戻され、入り口４２２から現像容器外部へのトナーの飛散が抑制される。
【００３９】
しかしながら、この場合には浮遊トナー中の正極性に帯電した反転トナーについては、前述の電圧印加された電極４１６に徐々に静電的に付着してしまうという問題があった。
【００４０】
その結果、画像形成終了にともなう後回転工程終了時に電極バイアス電圧がオフされた時や、画像形成時であっても付着・堆積した反転トナーが自重に耐えきれなくなった時に、電極４１６に付着した反転トナーが取り込み磁極Ｎ１の上部の現像ローラ４０１や、もしくは現像ローラ４０１近傍にボタ落ちする。前述したように従来では現像ローラ４０１にボタ落ちした反転トナーがそこから更に飛散して機内汚染を引き起こしたり、次の画像形成を行う際に反転かぶり、濃度低下、を引き起こしたりすることがあった。
【００４１】
それらの問題を解決するために、本実施例では電極バイアス電圧や現像ローラ回転駆動、感光ドラム駆動モータのオン・オフタイミングを図４に示す通りにした。以下、図４について説明する。
【００４２】
プリントジョブに伴う前回転工程開始時に、現像ローラ、感光ドラム、の回転駆動がＣＰＵ４１９（駆動制御部）により開始され、現像バイアス電圧、電極バイアス電圧の印加がＣＰＵ４１９（電圧制御部）の指令により電源装置４１５、４１７によって開始される。そして同図に示すように、プリントジョブ終了後、後回転工程も終了した時点で、現像ローラの回転中にまず現像バイアス電圧、電極バイアス電圧、感光ドラム駆動、帯電バイアス電圧（−８００Ｖ）、をほぼ同時にオフし、その後に現像ローラの回転駆動をオフする。現像ローラ４０１から現像剤が飛散するのを最小限に抑えるために、現像バイアス電圧、電極バイアス電圧、感光ドラム駆動、帯電バイアス電圧をほぼ同時にオフすることが望ましいが、これに限定される訳ではなく、例えば、感光ドラム駆動をオフした後に現像バイアス電圧、電極バイアス電圧、帯電バイアス電圧をオフし、その後に現像ローラの回転駆動をオフしても良い。
【００４３】
従来の画像形成装置であれば現像ローラの回転駆動を現像バイアス電圧や電極バイアス電圧とほぼ同時にオフするように制御されており、その後スタンバイに移る。従来の画像形成装置における電極４１６は、入り口４２２から正規極性に帯電したトナーが飛散するのを防止するという観点から取り付けられており、電極バイアス電圧のオン・オフは現像ローラの回転駆動のオン・オフとタイミングを同期させていたために、このような制御となっていた。また、現像バイアス電圧と電極バイアス電圧も、簡易な構成とするために同一電源とし、オン・オフのタイミングを同期させていた。一方、本実施例においては、現像バイアス電圧、電極バイアス電圧（−８００Ｖ）をオフした後も、ＣＰＵ４１９（駆動制御部）の指令により現像ローラの回転駆動は１０秒間オンのままにしてある。その１０秒間は現像バイアス電圧、電極バイアス電圧、帯電バイアス電圧、感光ドラム駆動をオフにした状態で、現像ローラ４０１や攪拌スクリュー４１１、攪拌スクリュー４１２を回転させている（以下、現像空回転動作と呼ぶ）。
【００４４】
電極バイアス電圧（−８００Ｖ）をＣＰＵ４１９（電圧制御部）によりオフすると、電極４１６は電気的にフロート状態となる。本明細書ではこの状態を電極にフロート電圧が印加されていると呼ぶことにする。そして、このフロート電圧が印加されている状態では電極への反転トナーの静電的付着力は失われ、電極４１６に付着・堆積している反転トナーが下方に落下して現像ローラ４０１表面上の現像剤層上に載る。その際に、現像ローラ４０１は回転しているので落下した反転トナーは入り口４２２から外部に飛散することなく、現像ローラ４０１の回転にともなって搬送され、現像室に取り込まれる。該トナーは現像容器内でキャリアと再度摩擦させることで再帯電させ、反転トナーだったトナーを正規極性に帯電されたトナーに変えている。これによりトナー飛散を抑制させることが出来、また反転かぶりや濃度低下を抑制させることが出来た。
【００４５】
尚、現像ローラ４０１や攪拌スクリュー４１１、攪拌スクリュー４１２の回転速度については特に規定するものではないが、現像空回転動作中は通常画像形成時よりも駆動速度を上げるとより好ましい。駆動速度を上げることにより現像空回転動作の時間を短縮することが可能であり、これにより必要以上のダウンタイムの発生を抑制させることが可能となる。また、現像空回転動作時間の長さは、電極４１６から落下したトナーが現像容器内に取り込まれるのに十分な時間、更に好ましくは現像容器内で反転トナーが偏在しないように十分攪拌される時間である。
【００４６】
また、本実施例では反転トナーを落下させるために、電極バイアス電圧をフロート電圧へと切り替えているが、フロート電圧とせずに画像形成時の電極バイアス電圧よりもトナーの正規極性と逆極性側に位置する電極バイアス電圧へと切り替えて印加する構成としても良い。このような電極バイアス電圧であれば、反転トナーを電極４１６に押しつける力が弱まり、付着・堆積する反転トナーを落下させられる可能性が高まるためである。
【実施例２】
【００４７】
本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作については、実施例１のものと同じであるため省略する。以下、図５に基づいて本実施例を説明する。
【００４８】
図５は本実施例の電極バイアス電圧や現像ローラ駆動、感光ドラム駆動のオン・オフタイミングを示した図である。同図に示す通り、後回転工程終了時に、現像ローラ４０１を回転させたまま、電極バイアス電圧として負極性の直流電圧からトナーの正規極性と逆極性である正極性の直流電圧へと切り替え、現像ローラ４０１の回転により現像容器内に落下した反転トナーを現像容器内に戻す構成としてある。電極バイアス電圧として正極性のバイアスを印加することで入り口の電界を、負極性（−８００Ｖ）の場合とは逆方向、すなわち反転トナーが電極から現像ローラに向かう方向に付勢されるものとし、これにより電極４１６に付着・堆積した反転トナーを現像ローラ側へとより効果的に剥ぎ取ることができるような構成としている。
【００４９】
本実施例では、後回転工程終了時に、現像バイアス電圧、感光ドラム駆動、帯電バイアス電圧をオフし、電極バイアス電圧はＣＰＵ４１９（電圧制御部）により、−８００Ｖの直流電圧から＋１００Ｖの直流電圧へと切り替え制御し、＋１００Ｖの直流電圧を２００ｍ秒印加する。一方、現像ローラは後回転工程終了後も回転駆動されたままの状態とし、その回転駆動（現像空回転動作）をＣＰＵ４１９（駆動制御部）の制御により、１０秒続ける構成となっている。これにより、電極バイアス電圧をフロート電圧にする実施例１の場合と比べ、電極に付着した反転トナーをより効率的に回収することが可能となった。
【実施例３】
【００５０】
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同様であるので省略する。
【００５１】
実施例１・実施例２では、後回転工程終了時に、現像ローラを回転駆動させたまま電極バイアス電圧をフロート電圧又はプラスの電圧へと切り替えた。しかしながら、後回転工程終了毎に現像空回転動作を１０秒行うと、１回のプリントジョブでプリント枚数が極少量で、電極に反転トナーが殆ど付着していなかったにもかかわらず現像空回転動作を行ってしまう場合がある。その結果、現像装置内のトナーが殆ど消費されず現像空回転動作ばかり行われるため、現像装置内のトナー劣化が発生し、画像濃度低下、がさつきなどといった画像不良が発生してしまうことがあった。更に後回転工程終了毎に現像空回転動作を行うと、後回転工程に時間が掛かってしまうことで、次のプリントジョブ開始に必要以上のダウンタイムが発生してしまう。
【００５２】
そこで本実施例では、前回転工程、プリントジョブ実行工程、後回転工程を通じての電極の連続通電時間を記憶し、記憶された連続通電時間に応じてジョブの後回転工程終了後の現像空回転動作時間を決定することとした。連続通電時間を記憶する印加時間記憶装置をＣＰＵ４１９と接続させ、その連続通電時間に応じて駆動制御部の制御を行う構成としてある。連続通電時間が短い場合には反転トナーの付着・堆積は少なくなるため、現像空回転動作時間も短めにすることで、上記の画像不良やダウンタイムといった問題を軽減することが出来る。
【００５３】
図６は本実施例のフローチャートを示した図である。本実施例では、プリントジョブ終了時に、電極の連続通電時間Ｘ（秒）が、０秒＜Ｘ秒≦２００秒だった場合に、後回転工程終了後にＣＰＵ４１９（駆動制御部）により現像ローラ駆動モータを制御し、現像空回転動作を５秒行うこととした。更に、電極の連続通電時間Ｘ（秒）が、２００秒＜Ｘ秒≦４００秒だった場合に、後回転工程終了後に現像空回転動作を１０秒行うこととし、電極の連続通電時間Ｘ（秒）が、４００秒＜Ｘの場合は、後回転工程終了後に現像空回転動作を１５秒行うこととした。
【００５４】
このように、電極の連続通電時間に応じて、ジョブの後回転工程終了後の現像空回転動作を最適な時間することにより、現像空回転によるトナー劣化を最小限に抑制し、余計なダウンタイムについても軽減することが出来た。
【００５５】
尚、本実施例では、必ず現像空回転が入る構成としてあるが、電極の連続通電時間Ｘ（秒）が、０秒＜Ｘ秒≦２００秒のように少ない場合には現像空回転を行わない構成としてもよい。
【実施例４】
【００５６】
本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作については、実施例１のものと同じであるため省略して、以下、本実施例について説明する。
【００５７】
本実施例では、図７に示すように後回転工程終了後、現像ローラを回転駆動させたまま電極に直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳した電圧へと切り替えて印加することによって、放電効果により反転トナーを正規極性へと帯電させ、現像空回転動作によって該トナーを現像装置容器内に回収する構成としてある。
【００５８】
後回転工程終了時に、電極バイアス電圧を−８００Ｖの直流電圧から−８００Ｖの直流電圧に振幅８００Ｖの交流電圧を畳重した電圧へとＣＰＵ４１９（電圧制御部）により切り替えて、その後１００ｍ秒印加する。また、後回転工程終了時に、現像バイアス電圧、感光ドラム駆動、帯電バイアス電圧はオフし、現像ローラの回転駆動はそのままオンにして、その後現像空回転動作を５秒行うようにＣＰＵ４１９（駆動制御部）により制御する。
【００５９】
このように後回転工程終了後、電極バイアス電圧としてトナーの正規極性と同極性の直流電圧に、交流電圧を重畳した電圧を印加して放電を発生させ、反転トナーの極性を正規極性へと変えることによって、反転トナーを減少させることが可能となり、反転トナーの極性反転のための攪拌時間が短くて済むため、現像空回転動作の時間を短縮することが出来た。尚、交流バイアスを印加せずトナーの正規極性と同極性の高圧の直流バイアスを電極に印加することで放電を起こしても良い。
【実施例５】
【００６０】
本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作については、実施例１のものと同じであるため省略して、以下、本実施例について説明する。
【００６１】
本実施例では、プリントジョブ工程中に所定の連続通電時間毎に、電極の印加電圧を短時間フロート電圧とすることとした。図８に示すように、プリントジョブ工程中において現像ローラの回転駆動を維持したまま、電極の連続通電時間が１００秒毎にＣＰＵ（電圧制御部）により電極の印加電圧を３００ｍ秒フロート電圧とした。電極バイアス電圧をフロート電圧するタイミングについては、静電潜像の現像中の期間、前の静電潜像の現像を終了して次の静電潜像の現像を開始するまでの期間、前回転工程時のいずれで行っても良い。電極バイアス電圧をフロート電圧へと切り替えた場合でも、現像バイアス電圧、感光ドラム駆動、帯電バイアス電圧についてはオンにしたままとする。
【００６２】
図９には本実施例のフローチャートを示してある。電極の連続通電時間が１００秒に満たない場合でプリントジョブの実行も必要でない場合にはそのままプリントジョブ終了とし、その後に後回転工程へと移る。一方、電極の連続通電時間が１００秒に満たない場合でプリントジョブを必要としている場合には、電極バイアス電圧（−８００Ｖ）をオンにしたままプリントジョブを行う。その後、電極の連続通電時間が１００秒を超えた時に電極バイアス電圧を−８００Ｖの直流電圧からフロート電圧へと切り替えて３００ｍ秒印加し、その後また−８００Ｖへと切り替えて印加する、又はそのままプリントジョブを終了する。
【００６３】
実施例２、５で示したように、電極の連続通電時間が長くなるにつれて、電極に付着・堆積する反転トナー量は増加する。そこで本実施例では、プリントジョブ工程中において、電極バイアス電圧を所定の連続通電時間毎に短時間フロート電圧へと切り替えて印加することで、電極４１６に反転トナーが多量に付着・堆積する前に、反転トナーを高頻度で回収する構成としてある。これにより、電極４１６に付着・蓄積した反転トナーに起因する現像装置周りの汚染を軽減することが出来た。また、電極に付着する反転トナー起因のかぶりや濃度低下を抑制させることが出来た。また、短時間フロート電圧へと切り替えて電極４１６に印加する構成のため余計なダウンタイムが発生する心配がない。
【００６４】
上述した実施例の説明では、２成分現像の場合について説明したが、１成分現像の場合であっても良い。１成分現像を用いた画像形成装置の場合であっても反転トナーが現像ローラ４０１の表面上に堆積することに起因するトナー飛散や反転かぶりや濃度低下を抑制させることが出来る。
【００６５】
また、マグネットローラを用いる構成に限定されるわけでは無く、マグネットローラを内蔵しない現像ローラ４０１を用いた非磁性一成分現像剤を使用する画像形成装置であっても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  画像形成部
２  感光ドラム
３  帯電ローラ
４  現像装置
４０１  現像ローラ
４０２  ブレード
４０６  隔壁
４０８  現像容器
４１０  マグネットローラ
４１１、４１２  攪拌スクリュー
４１３  現像室
４１４  攪拌室
４１５  現像ローラ電源装置
４１６  電極
４１７  電極電源装置
４１９  ＣＰＵ
４２０  開口部
４２１  現像域
４２２  入り口
４２３  印加時間記憶装置
５  一次転写ローラ
６  クリーニング装置
７  レーザースキャナ
１０  二次転写対向ローラ
１３  定着装置
１５  二次転写ローラ
１６  中間転写ベルト
【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】
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【図８】
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【図９】
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