(57)【要約】【課題】接触現像装置における現像剤担持体上の現像剤のコート状態を均一にして、濃淡ムラやトナーボタ落ち、更には、バンディング画像の発生を抑えることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】層厚規制部材１５は導電性の板状部材１５ａで、且つ、少なくとも現像剤担持体１２との接触部分は絶縁体材料１５ｂで構成されており、層厚規制部材１５と現像剤担持体１２には同じ直流電圧を印加するとともに、層厚規制部材１５には交流電圧をも印加する。非画像形成時における現像剤担持体１５の回転中の一部において、電圧印加手段によって層厚規制部材に印加される交流電圧は、画像形成時に印加される交流電圧とは異なる。【選択図】図２
2008203470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電させるための帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電させられた前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成するための露光手段と、
非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、前記非磁性一成分現像剤を前記像担持体へと搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制し、且つ、現像剤を摩擦帯電させるための層厚規制部材と、を具備し、前記像担持体に接触し直流電圧を印加することにより、前記像担持体表面に形成された前記静電潜像に応じて前記非磁性一成分現像剤を前記像担持体に付着させるための現像手段と、
前記層厚規制部材へ直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するための電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記層厚規制部材は導電性の板状部材で、且つ、少なくとも前記現像剤担持体との接触部分は絶縁体材料で構成されており、
前記層厚規制部材と前記現像剤担持体には同じ直流電圧を印加するとともに、前記層厚規制部材には交流電圧をも印加し、
非画像形成時における前記現像剤担持体の回転中の一部において、前記電圧印加手段によって前記層厚規制部材に印加される交流電圧は、画像形成時に印加される交流電圧とは異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
非画像形成時の前記現像剤担持体の回転中の一部においては、前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交番電界の電界強度が画像形成時と異なることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
非画像形成時の前記現像剤担持体の回転中の一部においては、前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交番電界の電界強度を画像形成時より小さく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】
画像形成時において、前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交番電界の電界強度Ｅ１は、
２．４５×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ１≦４．９０×１０6［Ｖ／ｍ］
であり、
且つ、非画像形成時における前記現像剤担持体の回転中の一部において、前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交番電界の電界強度Ｅ２は、
１．７２×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ２≦２．２１×１０6［Ｖ／ｍ］
であることを特徴とする請求項３の画像形成装置。
【請求項５】
前記非磁性一成分現像剤の平均円形度が０．９５０以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記非磁性一成分現像剤の平均円形度が０．９７０以上であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて像担持体上に形成した静電潜像を現像手段にて可視化して顕画像とし、その後、この顕画像を記録材上に転写及び定着して永久画像を得る画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで、電子写真方式の画像形成装置としては、例えば複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
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潜像を形成し、この静電潜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。
【０００４】
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トナーを用いた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。接触現像方式の現像装置は、像担持体と現像剤担持体間にギャップを作り、その間に交番電界を形成してトナーを飛翔させて現像する、所謂、ジャンピング現像方式とは異なり、像担持体と現像剤担持体を接触させて現像を行う。そのため現像工程時に発生する現像剤の飛散が少ない点で優れ、かつ像担持体上の静電潜像に対して忠実に現像剤像を形成できることから近年実用化されてきている。
【０００５】
図４に、接触現像装置を用いた画像形成装置２００の一例を示す。
【０００６】
本例にて、画像形成装置２００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。）１を備えている。そして、感光ドラム１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２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１の表面は一様に帯電される。
【０００７】
次に、感光ドラム１の表面は、レーザービーム等の露光装置３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１上に形成された静電潜像は、現像装置１０によって、現像剤Ｔとしてのトナーが供給され、トナー像として可視像化される。トナーＴとしては、転写性に優れた球形のトナーが用いられている。
【０００８】
現像装置１０は、現像容器１１を備え、現像容器１１内に、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ１２、ブレード状の規制部材である現像ブレード１５、及び、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１３を具備している。現像容器１１内のトナーは、トナー供給ローラ１３の矢印方向の回転に伴い現像ローラ１２の表面に供給される。現像ローラ１２上のトナーは、現像ローラ１２の矢印方向の回転に伴い現像ブレード１５と現像ローラ１２の当接部分Ｎに送られて、この部分にてトリボ付与され、適正な量に薄層化される。薄層化されたトナーは、更に現像ローラ１２の回転に伴い感光ドラム１との当接部、即ち、現像領域Ａに送られ静電潜像に応じて現像される。
【０００９】
一方、記録材Ｐが、記録材カセット４０から搬送手段を通じて転写ローラ４が配置された転写部に供給される。
【００１０】
感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ４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７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、排紙トレイ２５に搬出されて、画像形成は終了する。
【００１１】
また、転写時に転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーニング部材としてのクリーニングブレード５を備えたクリーニング装置６に回収される。これにより、感光ドラム１上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。
【００１２】
現像装置１０内のトナーは、上記したように、現像ローラ１２上にて、トナー供給ローラ１３や現像ブレード１５と摺擦を受け、更に、現像時において感光ドラム１との間でも摺擦を受ける。このような摺擦が繰り返されることにより、現像容器１１内のトナーは、新品状態のトナーと異なった状態となる。
【００１３】
具体的には、トナー表面に外添されたシリカなどの添加剤がトナー粒子自体に埋め込まれたり、或は、遊離したりする。そのため、トナーは、現像剤として求められる流動性、帯電性などの性能が次第に変化してくる。この現象、すなわちトナーの物性変化は、画像形成動作を多数回繰り返すとより顕著になってくる。
【００１４】
本発明者らの検討によれば、このように物性変化したトナー（以後、「劣化トナー」という。）は、帯電性、流動性などが低下する。そのために、現像装置内で劣化の少ないトナーと混ざりあった際に、相互のトナーによる凝集を引き起こし、画像上において濃淡ムラやトナーボタ落ち（斑点上にトナー塊が画像上に落下する）が発生する場合があった。
【００１５】
特に、トナー補給方式を用いた画像形成装置の場合においては、補給されるトナーがほとんど劣化していない状態である。そのために、トナーが補給されて補給トナーと劣化トナーが混ざり合うとより凝集し、上記に述べた濃淡ムラやトナーボタ落ちはより顕著に発生し易くなる。
【００１６】
これらの濃淡ムラやトナーボタ落ちの対策として、トナーへの摺擦による負荷を軽減する方法、及び、トナー自身を物性変化しにくくする方法等が考えられる。しかし、前者はブレードによるトリボ付与やドラムとの接触等基本的な構成に関わるものであり、摺擦による負荷の低減にも限界がある。またトナーとしても必要な物性としての流動性や被トリボ付与性や定着性の確保等を鑑みると限界がある。
【００１７】
このような状況から、これらの濃淡ムラやトナーボタ落ちに対して、別途対策が望まれている。例えば特許文献１に記載の現像装置においては、現像ローラと現像ブレード間に交番電界を形成することが提案されている。この現像装置は、現像ローラと現像ブレード間でトナーを往復運動させてトナーの凝集をほぐし、濃淡ムラやトナーのボタ落ちを防止し、現像ローラのトナーコートを安定させている。
【特許文献１】特許第３２４７２８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、接触現像装置において、上記特許文献１に記載される範囲の交番電界を現像ローラと現像ブレード間に形成しても問題があった。つまり、画像形成動作を多数回繰り返した後のトナーの物性変化が生じた状態では、上記したトナーボタ落ちや濃淡ムラが防ぎきれない場合があった。
【００１９】
更に、接触現像装置は、現像装置が長時間放置されると、現像ローラと現像ブレードとの当接位置において、現像ローラが現像ブレードの圧力によって局所的に凹み、問題が生じた。つまり、この凹み部分で現像ローラ上のトナーコート量が増え、現像ローラ周期で濃くなるバンディング画像、所謂、「現像ローラセット跡画像」が発生する場合があった。
【００２０】
本発明の目的は、接触現像装置における現像剤担持体上の現像剤のコート状態を均一にして、濃淡ムラやトナーボタ落ち、更には、バンディング画像の発生を抑えることの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】
【００２１】
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、像担持体と、
前記像担持体を帯電させるための帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電させられた前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成するための露光手段と、
非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、前記非磁性一成分現像剤を前記像担持体へと搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制し、且つ、現像剤を摩擦帯電させるための層厚規制部材と、を具備し、前記像担持体に接触し直流電圧を印加することにより、前記像担持体表面に形成された前記静電潜像に応じて前記非磁性一成分現像剤を前記像担持体に付着させるための現像手段と、
前記層厚規制部材へ直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するための電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記層厚規制部材は導電性の板状部材で、且つ、少なくとも前記現像剤担持体との接触部分は絶縁体材料で構成されており、
前記層厚規制部材と前記現像剤担持体には同じ直流電圧を印加するとともに、前記層厚規制部材には交流電圧をも印加し、
非画像形成時における前記現像剤担持体の回転中の一部において、前記電圧印加手段によって前記層厚規制部材に印加される交流電圧は、画像形成時に印加される交流電圧とは異なることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、非画像形成時に現像剤担持体と層厚規制部材との間に画像形成時とは異なる交番電界を形成することによって、現像剤担持体上の現像剤コートを安定させ、濃淡ムラやトナーボタ落ちの発生を防止し、且つ長期放置後に発生するバンディング画像、所謂、「現像ローラセット跡画像」の発生をも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。ただし、以下に示す実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００２４】
実施例１
図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本実施例においては、黒単色の画像形成を行う画像形成装置について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置にも適用できる。また、参照番号に関しては、先に説明した従来例と同等の構成及び機能を持つ部材には同じ参照番号を用いて説明する。
【００２５】
本実施例にて、画像形成装置１００は、静電潜像が形成される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１を備えている。さらに、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像剤Ｔにて現像する現像装置１０を有している。後述するように、本実施例では、現像剤Ｔとして負帯電性の非磁性一成分現像剤（以下、「トナー」という。）を使用するものとする。
【００２６】
又、現像装置１０には、現像剤補給手段３０から現像剤（トナー）Ｔが補給され、現像剤補給手段（以下、「トナーホッパー」という。）３０からのトナーの補給は、制御手段（図示せず）にて制御される。
【００２７】
感光ドラム１は、画像形成装置１００のほぼ中心部に配置され、矢印Ｒ１方向に回転可能に支持されている。画像形成動作が開始されると、帯電手段としての帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としてのレーザー照射手段３が、感光ドラム１表面を画像情報に対応したレーザー光により露光を行い、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００２８】
本実施例では、感光ドラム１の帯電電荷は負極性である。そして、画像情報に対応した静電潜像は、レーザー照射手段３からのレーザー光による露光によって、負極性の帯電電荷が減衰した部分に形成される。
【００２９】
その後、静電潜像は、感光ドラム１の回転に伴って、現像装置１０が供給するトナーによって可視化されて、感光ドラム１上にトナー像が形成される。
【００３０】
本実施例では、現像方式は反転現像方式である。そのため、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが、感光ドラム１上の負極性の帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。又、トナーは、トナーホッパー３０から現像容器１１へ補給される。
【００３１】
一方、カセット４０に収容された記録材Ｐは、給紙ローラ４１によって感光ドラム１と転写手段としての転写ローラ４とが当接する転写領域へと、感光ドラム１上のトナー像が転写領域に至るのに同期して搬送される。
【００３２】
そして、感光ドラム１上のトナー像と記録材Ｐとが転写領域に至ると、転写ローラ４によって転写領域に形成される転写電界により、トナー像が記録材Ｐ上に転写される。その後、記録材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置７の備える定着手段（ヒートローラ）による加熱、及び、加圧手段による加圧を受けて、記録材Ｐ上に永久画像として定着される。
【００３３】
又、トナー像の転写を終了した感光ドラム１は、ブレード状のクリーニング部材５を備えるクリーニング装置６によって、感光ドラム１表面に残留する転写残トナーが除去され、続く画像形成動作に備える。
【００３４】
次に、図２をも参照して、現像装置１０及びトナーホッパー３０について更に説明する。
【００３５】
本実施例では、現像装置１０は、現像剤Ｔとしてのトナーを担持搬送し、トナーを像担持体、即ち、感光ドラム１に接触させて静電潜像を現像する現像剤担持体（以下、「現像ローラ」という。）１２を有している。即ち、現像装置１０は、現像ローラ１２を感光ドラム１に当接させ、トナーを感光ドラム１と「接触」させた状態で現像を行う接触現像方式を採用している。
【００３６】
また、現像装置１０は、現像ローラ１２へトナーを供給する現像剤供給手段（以下、「トナー供給ローラ」という。）１３を備えている。さらに、トナー供給ローラ１３により供給されたトナーを規制して現像ローラ１２上にトナーの薄層を形成する現像剤層厚規制手段（以下、「現像ブレード」という。）１５を有する。
【００３７】
トナーホッパー３０内には、トナーホッパー３０内のトナーをほぐすための攪拌部材３１と、トナーホッパー３０から現像装置１０にトナーを補給するための補給ローラ３２が配置されている。現像装置１０の光学式残検手段１６（発光部１６ａ、受光部１６ｂ、光透過窓１６ｃ、１６ｄ）でトナー量が検知され、検知結果に応じて補給ローラ３２から現像装置１０に必要なトナー量を適宜補給する。
【００３８】
また、現像剤Ｔは、負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）であり、低軟化点物質を内包する内部構造を形成することで、定着装置７における省エネルギー化を図ったものである。トナーの作製方法としては、例えば、特公昭６３−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報などに記載の懸濁重合方法による現像剤作製方法を用いることが出来る。
【００３９】
本実施例では、トナーとしては、低軟化点物質を外殻樹脂で被覆した、所謂、コア／シェルの内部構造を有し、この構造中のシェル部分を重合法により形成した体積平均粒径６μｍの球形トナーを用いている。常温下或は加圧下での懸濁重合方式によれば、粒径が３〜８μｍの球形微粒子をシャープな粒度分布で、比較的容易に得られる。そのため、重量比電荷の分布もシャープなものとなり、現像コントラストに応じた一様な現像が行われる。
【００４０】
また、懸濁重合法以外にも、単量体は可溶で、重合して得られる重合体は不溶であるような水系有機溶剤を用いて直接トナーを生成する分散重合方法により製造したトナーが使用される。更には、水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合してトナーを生成する、ソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法、などを用いて製造したトナーの使用が可能である。
【００４１】
次に、本実施例にて現像剤として使用するトナーの形状について説明する。
【００４２】
前述したように本実施例において球形のトナーを用いており、具体的には平均円形度は０．９５０以上のものを用いている。これによって、カブリ特性、転写性が非常に高まる。この理由としては、円形度が非常に高いためにトナー粒子と感光体との接触面積が小さく、鏡像力やファンデルワールス力等に起因するトナー粒子の感光体への付着力が低下するため転写され易いからである。更に加えて、上述のように摩擦帯電付与部材と個々のトナー粒子の摩擦帯電が均一となるため、カブリや画質低下の原因となる帯電量のバラツキが少ないこと、等が挙げられる。また、平均円形度を０．９７０以上とするとより好ましい。
【００４３】
以下、本実施例の平均円形度の測定方法について説明する。
【００４４】
本実施例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。本実施例では東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定を行い、３μｍ以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度（Ｃｉ）を下式（１）によりそれぞれ求めた。更に、下記式（２）で示すように、測定された全粒子の円形度（Ｃｉ）の総和を全粒子数（ｍ）で除した値を平均円形度（Ｃｍｅａｎ）と定義する。
円形度（Ｃｉ）＝粒子数と同じ投影面積を持つ円の周囲長／粒子の投影像の周囲長・・・（１）
【００４５】
【数１】
2008203470.tif 000003
【００４６】
尚、本実施例で用いている測定装置である「ＦＰＩＡ−１０００」は、以下の算出法を用いている。つまり、各粒子の円形度を算出後、平均円形度の算出に当たって、粒子を得られた円形度によって、円形度０．４０〜１．００を６１分割したクラスに分け、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算出法を用いている。
【００４７】
具体的な測定方法としては、界面活性剤を約０．１ｍｇ溶解している水１０ｍｌに現像剤約５ｍｇを分散させて分散液を調整する。そして、超音波（２０ｋＨｚ、５０Ｗ）を分散液に５分間照射し、分散液濃度を５０００〜２万個／μｌとして、前記装置により測定を行い、３μｍ以上の円相当径の粒子群の平均円形度を求める。
【００４８】
本実施例における平均円形度とは、現像剤の凹凸の度合いの指標であり、現像剤が完全な球形の場合１．０００を示し、現像剤の表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。
【００４９】
尚、本測定において３μｍ以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定するのは、次の理由の為である。つまり、３μｍ未満の円相当径の粒子群にはトナー粒子とは独立して存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれるため、その影響によりトナー粒子群についての円形度が正確に見積もれないからである。
【００５０】
次に、図２を参照して、現像装置１０に配置されている各部材について説明する。
【００５１】
現像装置１０は、現像容器１１内にトナーを有している。現像容器１１は、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３と現像ブレード１５とが配置されている現像室１１Ａと、攪拌部材１４が配置されている攪拌室１１Ｂと、攪拌室１１Ｂから現像室１１Ａへトナーが移動するために設けられた開口部１１Ｃと、を有する。ここで、攪拌室１１Ｂは、開口部１１Ｃを挟んで現像室１１Ａの上方に配置されている。
【００５２】
また、現像容器１１は、感光ドラム１と対向する側の一部に開口部１１Ｄが設けられている。現像ローラ１２は、開口部１１Ｄから一部露出し、かつ、矢印Ｒ２方向に回転可能なように現像容器１１に支持されている。
【００５３】
現像ローラ１２は、導電剤（カーボン等）を分散させた低硬度のゴム材（シリコーン、ウレタン等）或は発泡体、及びその組み合わせにより構成された半導電性弾性体ローラであり、所定の当接圧にて感光ドラム１に当接している。又、開口部１１Ｄには、現像ローラ１２の下方からのトナーの飛散を防止するために、吹き出し防止シート９が設けられている。
【００５４】
攪拌領域の下方には、トナーの供給及び回収を行うトナー供給ローラ１３が現像ローラ１２に当接するように配置されている。トナー供給ローラ１３は弾性発泡体からなる弾性ローラであり、矢印Ｒ３方向に回転している。
【００５５】
現像容器１１内のトナーは、攪拌部材１４により十分に攪拌され、その後、主に重力による移動により開口部１１Ｃを通過し、トナー供給ローラ１３により搬送され、現像ローラ１２に供給される。
【００５６】
現像ローラ１２にはトナーの層厚を規制する規制部材としての現像ブレード１５が、圧接して設けられている。現像ブレード１５は、厚さ０．１ｍｍの板バネ状の金属薄板の導電層（板状部材）１５ａに現像ローラ１２の当接面側表面に絶縁層７５μｍ、接着層２５μｍでトータル０．１ｍｍの絶縁層（絶縁体材料）１５ｂを設けた弾性規制部材で構成されている。本実施例では、絶縁層１５ｂは、ネガトナーへの帯電付与を良好に行うために電荷供与性の高いポリアミドエラストマーで形成している。また、現像ローラ１２と導電層１５ｂ間でのリーク防止の点で所定値以上の抵抗を持つことは勿論であり、体積抵抗として、１０10Ω・ｃｍ以上とするのが好ましい。
【００５７】
現像ブレード１５の導電層１５ａに電源２１によって直流を重畳した交流電圧（ブレードＡＣバイアス）が印加されている。
【００５８】
トナー供給ローラ１３によって、現像ローラ１２上に供給されたトナーは、現像ブレード１５によって層厚を規制され、現像ローラ１２上に薄層形成される。この時、現像ローラ１２及び現像ブレード１５それぞれの表面との摩擦によって、トナーには現像に供するのに十分な電荷が付与される。
【００５９】
その後、現像ローラ１２上のトナーの薄層は、現像ローラ１２の回転に伴って、感光ドラム１と現像ローラ１２とが当接する現像領域（現像ニップ）Ａ（図１参照）へと搬送される。現像ローラ１２には電源２２から直流電圧が印加されており、感光ドラム１と現像ローラ１２との間の現像電界の作用により現像ローラ１２上のトナーは感光ドラム１表面の静電潜像に対応してトナー像を形成し、静電潜像を可視化する。
【００６０】
又、現像ローラ１２上に塗布され、現像ニップＡへと搬送されたものの、現像には寄与せず、現像ローラ１２上に更に担持されたままのトナーは、トナー供給ローラ１３による摺擦で現像ローラ１２上から剥ぎ取られる。その後、剥ぎ取られたトナーの一部は、新たにトナー供給ローラ１３上に供給されたトナーと共に再びトナー供給ローラ１３によって現像ローラ１２上へと供給され、残りは現像容器１１内へと戻される。
【００６１】
尚、本実施例では、トナー供給ローラ１３は、現像剤供給及び回収手段として２つの機能を兼ねているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けることも可能である。
【００６２】
本実施例における画像形成装置１００のプロセススピードは１９０ｍｍ／ｓｅｃであり、これに対する、現像ローラ１２の周速は２９５ｍｍ／ｓｅｃである。
【００６３】
また、現像装置１０は、画像形成装置１００に対し着脱可能に構成されており、所定の寿命に達すると交換される。
【００６４】
次に、本実施例における現像ローラ１２と現像ブレード１５間に形成する交番電界の印加方法及び作用効果に関して詳述する。
【００６５】
現像動作時、即ち、画像形成時において、現像バイアスとして電源（電圧印加手段）２２から現像ローラ１２にＤＣ成分として−３００Ｖを印加する。これにより、感光ドラム１の露光部の潜像電位部分−１００Ｖ（非露光部の電位は−６００Ｖとしている）に対して負極性のトナーが付着し、潜像が現像される。
【００６６】
現像ブレード１５の導電層１５ａに印加するブレードバイアスとして電源（電圧印加手段）２２から現像ブレード１５に、ＤＣ成分として現像バイアスと同じ−３００Ｖとし、ＡＣ成分としてピーク−ピーク間電圧６００Ｖ、周波数１５００Ｈｚを印加している。
【００６７】
このような現像バイアスとブレードバイアスを設定することによって、現像ローラ１２と現像ブレード１５との当接ニップ部Ｎに侵入してくるトナーに対して、この入口近傍で交番電界の力を与えることができる。その結果、トナーに対して現像ローラ１２側と現像ブレード１５側との間を往復する運動を起こし、この部分で凝集していたトナーがほぐされて、常に安定した状態で現像ブレード１５に規制され現像ローラ１２上にトナー薄層が形成される。
【００６８】
この結果、画像形成動作を繰り返した後に発生しやすい濃淡ムラとトナーボタ落ちを防止することが可能となる。
【００６９】
また、現像装置１０が長時間放置されて現像ローラ１２が現像ブレード１５の押圧によって凹んだときに、現像ローラ周期のバンディングである「現像ローラセット跡画像」が発生する。本発明者らの検討によれば、現像ローラ１２と現像ブレード１５間の交番電界が、このような「現像ローラセット跡画像」の防止策として有効であることを見出した。
【００７０】
すなわち、現像ローラ１２と現像ブレード１５間の交番電界の電界強度を所定値以上に強くしていくと、現像ローラ１２上の凹み部分に担持されるトナー量が他の部分に対して多くなるのを防止できることが判明した。これは、現像ローラ１２と現像ブレード１５との当接ニップ部に侵入するトナー量に対する交番電界の影響が強まり、凹み部分でのトナー規制が交番電界が無い場合と比較して、大きくなることに起因すると考えられる。
【００７１】
その結果、現像ローラ１２と現像ブレード１５間の交番電界の電界強度を所定値以上とすることで現像ローラセット跡画像は見えなくなるのである。
【００７２】
尚、本実施例においては、現像ローラ１２と導電層１５ａに同じＤＣ成分を印加している。これにより、基本的に負極性の、ごく一部が反転極性の電荷をもつトナーが現像ローラ１２と現像ブレード１５のどちらか一方に偏ることを防止でき、トナーへのほぐし効果が一層得られる。さらに、現像ローラ１２や現像ブレード１５へのトナーが融着する、所謂、現像ローラ融着や現像ブレード融着といった現象も防止できるので、現像ローラ融着によるカブリや、現像ブレード融着によるスジ画像の発生を防止することができる。
【００７３】
以上説明したように、現像ローラ１２と現像ブレード１５間に所定値以上の強い電界強度の交番電界をかけることによって、濃淡ムラやトナーボタ落ちを防ぎ、さらに現像ローラセット跡画像の発生を抑えることが可能となる。
【００７４】
しかしながら、本発明者らの検討によると、この交番電界の電界強度を強くし過ぎると逆に弊害が発生することが判明した。
【００７５】
一つ目の弊害は、現像ブレード１５と現像ローラ１２間でのリーク現象である。また二つ目の弊害は、現像ブレード１５と現像ローラ１２との当接ニップ下流側の現像ブレード１５上にトナーが堆積することによるボタ落ちである。
【００７６】
この現像ブレード１５上へのトナーの堆積（以下、「トナー溜まり」という。）は、前述したように、現像ローラ１２と現像ブレード１５との交番電界の電界強度が強すぎる場合に連続プリント動作を行うと発生する。この理由として本発明者らは以下であると考えている。
【００７７】
すなわち、交番電界が強い状態において、現像ブレード１５の当接ニップ上流側でのトナーの保持力が増している。この状態でその表面にトナーを担持した現像ローラ１２の回転が繰り返されると、ニップ部上流に大量に留まったトナーが現像ブレード１５の圧接下を押し出されて下流側にまで達する。そして、現像ブレード１５の当接ニップ下流側での現像ブレード１５上のトナー付着を招き、この付着トナーが徐々に堆積していく。
【００７８】
このトナー溜まりがある量に達し、さらに放置等によってトナー電荷が小さくなり現像ブレード１５への付着力が低下する。このとき、現像ローラ１２の回転開始時に現像ブレード１５が振動する。すると、トナーが現像ローラ１２に落下し、現像ローラ１２の回転によって移動させられて、感光ドラム１上に付着する。その結果、画像形成中においては、紙上にボタ落ちし、非画像形成時においては、転写ローラ４上に転写されて、転写ローラ４から記録材Ｐである記録用紙の裏側に転写されて紙裏汚れが発生する。
【００７９】
また、このトナー溜まりは、現像ブレード１５上に付着している状態でも、現像ローラ１２のトナーコートに影響を及ぼし、縦スジ画像を生じさせることがあった。
【００８０】
そこで、本発明者らは、この弊害の発生を防止しつつ、濃淡ムラやトナーボタ落ち、更には現像ローラセット跡画像の発生を防止できる現像ローラ１２と現像ブレード１５間の交番電界の電界強度の最適範囲を調べるために画像形成装置１００を用いて実験を行った。
【００８１】
現像バイアスとして電源２２から現像ローラ１２にＤＣ成分として−３００Ｖを印加した。
【００８２】
また、現像ブレード１５に印加するブレードバイアス電圧を制御する電圧制御手段５０を電源２２に付設した。そして、電源２２から現像ブレード１５にＤＣ成分として−３００Ｖ、ＡＣ成分として周波数を１５００Ｈｚに固定し、ピーク−ピーク間電圧（Ｖｐｐ）を変動させて画像形成動作を連続して１００００枚繰り返す実験を行った。
【００８３】
結果を表１に記す。ピーク−ピーク間電圧（Ｖｐｐ）に対応する現像ローラ１２と現像ブレード１５間の電界強度も表１に併記した。表中で、現像ローラセット跡、リーク、トナーボタ落ちに関しては○は発生無し、△は軽微に発生、×は顕著に発生を示している。トナー溜まりに関しては、○は軽微にトナー付着がある程度、△は軽微なボタ落ちが発生する程度のトナー溜まり、×は顕著にボタ落ちが発生する程度のトナー溜まりである。
【００８４】
【表１】
2008203470.tif 000004
【００８５】
表１によると、トナーボタ落ちは、現像ローラセット跡に比べて低いＶｐｐでも防止可能であり、Ｖｐｐで３５０Ｖ以上、電界強度で１．７２×１０6［Ｖ／ｍ］以上で良好となった。また現像ローラセット跡はＶｐｐで５００Ｖ以上、電界強度で２．４５×１０6［Ｖ／ｍ］で良好となった。
【００８６】
一方、Ｖｐｐが高い側の弊害であるリークに関しては、Ｖｐｐで１２００Ｖ以上、電界強度で５．８８×１０6［Ｖ／ｍ］以上で発生し、現像ブレード１５のニップ下流側での△ランク以下のトナー溜まりは、Ｖｐｐで５００Ｖ以上、電界強度で２．４５×１０6［Ｖ／ｍ］以上で発生した。
【００８７】
これらの表１の結果から、トナーボタ落ちや現像ローラのセット跡を防止しつつ、弊害のリークやトナー溜まりを満足させるＶｐｐ、電界強度の値がないことが分かる。
【００８８】
そこで、本発明者らは、トナー溜まりの成長メカニズムを調べることでこれらを全て満足する条件を見出した。以下に記す。
【００８９】
先ず、本発明者らは、トナー溜まりの発生状況を確認すべく実験を行った。ブレードバイアスとして直流成分を現像バイアスと同じにした。また、交流成分の周波数を１５００Ｈｚ、Ｖｐｐとして高いバイアス、すなわち表１においてトナー溜まりが発生した１０００Ｖ、電界強度で４．９０×１０6［Ｖ／ｍ］に固定した。そして、連続プリントした場合のトナー溜まり量の変化を調べた。図３に結果を示す。
【００９０】
連続プリントが長時間に及ぶとトナー溜まりが成長し３分以下であれば、トナー溜まりが成長しないことが分かる。
【００９１】
次に、高いＶｐｐ１０００Ｖのまま連続プリントを行うのではなく、紙間で表１においてトナー溜まりによるスジ又はボタ落ちが発生しなかった低いＶｐｐの４５０Ｖ、電界強度で２．２１×１０6［Ｖ／ｍ］に切り換えて連続プリント動作を行いトナー溜まりの成長度合いを確認した。結果を図３に示す。図３中の□点が２０分プリント後のトナー溜まり量である。
【００９２】
この結果から高い電界強度で連続的にバイアスを印加するのではなく、断続的に低い電界強度のバイアスに切り換えることによってトナー溜まりの成長が抑制できることが判明した。
【００９３】
この結果から、本発明者らは、トナーボタ落ちや現像ローラのセット跡を防止しつつ、弊害のリークやトナー溜まりを満足させる条件を見出した。
【００９４】
すなわち、画像形成時と非画像形成時でＶｐｐ、電界強度の値を変化させるのである。
【００９５】
画像形成時は、トナーボタ落ち、現像ローラのセット跡、リークの発生を防止できる電界強度とする。つまり、画像形成時の電界強度Ｅ１を以下の範囲とする。
２．４５×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ１≦４．９０×１０6［Ｖ／ｍ］
【００９６】
そして、次に、非画像形成時にはボタ落ちを発生させずに、トナー溜まりを抑制する電界強度とする。つまり、非画像形成時の電界強度Ｅ２を以下の範囲とする。
１．７２×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ２≦２．２１×１０6［Ｖ／ｍ］
【００９７】
次に、本発明者らは、画像形成装置１００を用いて画像形成時と紙間の非画像形成時で電界強度Ｅ１、Ｅ２を上記範囲とし、連続した画像形成動作中に切り換えて、１００００枚の画像形成動作を行った。
【００９８】
その結果、画像としてはトナーボタ落ちや現像ローラのセット跡の発生はなく、更にトナー溜まりの発生をも防止できた。
【００９９】
これらの現象、即ち、何故高い電界強度でトナー溜まりが成長し、断続的に低い電界強度に切り換えると成長が抑制できるかについて考察する。
【０１００】
現像ローラと現像ブレード間の交番電界の電界強度が大きいほど現像ブレードニップ上流側に留まる保持力が強くなり、小さいほど弱くなると考えられる。交番電界の電界強度が上記Ｅ１程度と強い場合には、現像ブレードニップ上流側に留まるトナーが、次第に増加する。現像ブレードニップ上流側に留まったトナーが、一定量を超えると現像ブレードニップ下流側に徐々に押し出されて、そのうちの一部のトナーが現像ブレードニップ下流側の現像ブレード１５上に付着していくものと考えられる。
【０１０１】
一方、交番電界の電界強度を上記Ｅ１程度からＥ２程度に下げることで、現像ブレードニップ上流側に留まる力が弱くなるため、現像ブレードニップ上流側に留まるトナーが少なくなり、結果として現像ブレードニップ下流側のトナー溜まりが解消されるのではないかと考えられる。
【０１０２】
まとめると、以上のように、画像形成時の現像ローラと現像ブレード間の交番電界の電界強度Ｅ１を、
２．４５×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ１≦４．９０×１０6［Ｖ／ｍ］
とし、非画像形成時の現像ローラと現像ブレード間の交番電界の電界強度Ｅ２を、
１．７２×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ２≦２．２１×１０6［Ｖ／ｍ］
とする。これによって、トナーボタ落ちによる斑点画像や現像ローラセット跡画像のような画像不良を軽減し、さらに、印刷用紙の裏汚れや縦スジ状画像の発生を抑えることが可能となった。
【０１０３】
また、非画像形成時に毎回低い電界強度に切り換える必要はなく、３分以内に一度電界強度を小さくすることで、トナー溜まり量を少なくすることができ、印刷用紙の裏汚れや縦スジ状の画像の発生を抑えることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図２】現像装置の概略構成拡大図である。
【図３】トナー溜まりの時間変化を示したグラフである。
【図４】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１        感光ドラム（像担持体）
２        帯電ローラ（帯電手段）
３        レーザー照射手段（露光手段）
４        転写ローラ
６        クリーニング装置
７        定着装置
１０      現像装置（現像手段）
１１      現像容器
１２      現像ローラ（現像剤担持体）
１３      トナー供給ローラ（現像剤供給手段）
１４      攪拌パドル（攪拌部材）
１５      現像ブレード（現像剤層厚規制部材）
１５ａ    導電層
１５ｂ    絶縁層
１６      光学式残検手段
１６ａ    発光部
１６ｂ    受光部
１６ｃ、１６ｄ  光透過窓
２１      ブレードバイアス電源（電圧印加手段）
２２      現像バイアス電源（電圧印加手段）
３０      トナーホッパー（現像剤補給手段）
３２      補給ローラ
５０      電圧制御手段
１００    画像形成装置
【図１】
2008203470.tif 000005
【図２】
2008203470.tif 000006
【図３】
2008203470.tif 000007
【図４】
2008203470.tif 000008