(57)【要約】【課題】使用過程によらず常に良好な画像を出力することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１０と；帯電手段１１と；露光手段１２と；現像剤を像担持体１０へと搬送する現像剤担持体１６と、現像剤担持体１６上の現像剤を規制し且つ現像剤担持体１６との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材１７と、を具備する現像手段１３と；現像剤担持体１６に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段２３と；規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段２２と；を有し、非画像形成時に、現像剤担持体１６の外周に付着した現像剤を強制的に像担持体１０上に消費させる強制消費動作を実行する画像形成装置は、強制消費動作時に、現像剤担持体電圧印加手段２３及び規制部材電圧印加手段２２によって現像剤担持体１６及び規制部材１７にそれぞれ電圧を印加する構成とする。【選択図】        図１
2004170651.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像を形成するための露光手段と、
前記像担持体表面に形成された静電像に応じて現像剤を前記像担持体に付着させて現像剤像を形成するための現像手段であって、現像剤を前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制し且つ前記現像剤担持体との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材と、を具備する現像手段と、
前記現像剤担持体に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段と、
前記規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段と、
を有し、
非画像形成時に、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を実行する画像形成装置において、
前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段及び前記規制部材電圧印加手段によって前記現像剤担持体及び前記規制部材にそれぞれ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】
前記強制消費動作時に、前記規制部材電圧印加手段によって前記規制部材に印加する電圧は、前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧よりも、前記所定の極性側にあることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧は、画像形成時に前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧よりも前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の暗部電位に近いことを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
所定の間隔で前記強制消費動作を実行することを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】
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４の画像形成装置。
【請求項６】
前記強制消費動作は複数の記録材に対する一連の画像形成時における記録材と記録材との間に実行することを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項７】
前記強制消費動作は、画像形成後の準備動作時に実行することを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段を具備する画像形成部を複数有し、当該複数の画像形成部に対向して移動可能な被転写体に各画像形成部から現像剤像を転写し得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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体を帯電した後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剤を像担持体に供給して現像剤像とし、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定着して記録画像を得る。
【０００３】
例えば、帯電手段として接触帯電手段、現像手段として非磁性一成分接触現像手段を用いた画像形成装置がある。図５は、この種の従来の画像形成装置３００の主要部の断面を模式的に表したものである。
【０００４】
画像形成装置３００は、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帯電手段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。次に、感光ドラム１０の表面は、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、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、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内に具備する現像手段としての現像装置１３によって、現像材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。
【０００５】
そして、転写部Ｎにおいて転写手段としての転写ローラ２６に転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１０上に形成されたトナー像が、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などを備える記録材供給部４０から供給された記録材Ｓ上に転写されて、未定着画像が形成される。次いで、記録材Ｓは定着装置３０に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Ｓへの定着が行われ、その後排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。
【０００６】
又、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。
【０００７】
ところで、従来の接触現像方式においては、現像選択性があることにより、現像工程時には現像ローラ１６上の現像性の高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カブリの悪化が発生したり、ハーフトーンパターンの画像において転写効率の低下、画像上の多数の小領域部での転写不良である、所謂、ボソ抜け画像が出現したりすることがある。
【０００８】
そのために、従来は、例えば特許文献１に記載されるように、回転型現像手段を有する画像形成装置において、現像ローラ１６の外周に付着したトナー層を、現像条件を最適化するための動作の最終段階において強制的に消費させる強制消費手段を具備させたり、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Ｓに転写させずに廃トナー容器１５に回収したりすることによって、現像性の悪いトナーを強制的に消費するようにしていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２２７６９５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の印刷枚数間隔でベタ画像を印字することによって、トナーを強制的に消費させるだけでは、現像工程時に現像性の低いトナーが感光ドラム１０に転移せずに、そのまま現像ローラ１６上に残ってしまい、十分に現像性の低いトナーを感光ドラム１０上に転移させられないことがあり、印刷耐久試験後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像が出現することがあった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、使用過程によらず常に良好な画像を出力することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることを可能にして、現像手段の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けを防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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像を形成するための露光手段と；前記像担持体表面に形成された静電像に応じて現像剤を前記像担持体に付着させて現像剤像を形成するための現像手段であって、現像剤を前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制し且つ前記現像剤担持体との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材と、を具備する現像手段と；前記現像剤担持体に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段と；前記規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段と；を有し、非画像形成時に、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を実行する画像形成装置において、前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段及び前記規制部材電圧印加手段によって前記現像剤担持体及び前記規制部材にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００は、装置本体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、電子写真方式により記録材、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。ここで、図５に示した従来の画像形成装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付している。
【００１６】
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（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６０ｍｍのアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されてなる。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。そして、１００ｍｍ／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Ａ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Ｂ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。
【００１７】
帯電ローラ１１は、直径が１２ｍｍであり、ステンレスの円筒体の芯金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。又、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、−９５０Ｖの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１０上は−４５０Ｖの暗部電位となるようになっている。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。
【００１８】
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。本実施例ではレーザスキャナとされる露光装置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に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム１０上には−１２０Ｖの明部電位が形成される。
【００１９】
そして、この静電潜像は、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。
【００２０】
ここで、現像装置１３について説明する。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、反転現像用の非磁性一成分現像剤（以下、「トナー」という。）が収容される。本実施例では、トナーは負帯電性トナーである。トナー容器２０には、当初トナーが１５０ｇ充填される。
【００２１】
現像装置１３は、現像剤供給手段として図中矢印Ｅ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円筒体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１８ｍｍのスポンジローラである。
【００２２】
又、現像装置１３は、トナーを感光ドラム１０との対向部（現像領域）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。
【００２３】
現像ローラ１６は、駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｄの方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃの表面速度で回転する。又、現像ローラ１６は、直径が１８ｍｍであり、ステンレスの円筒体１６ａの周囲に、基層１１ｂ１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く、又表層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。そして、現像ローラ１６には、現像剤担持体電圧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。現像バイアスとして、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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であって、現像ローラ１６との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ１６との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良い。又、現像ブレード１７を構成する板の先端の形状がＬ字型形状とされていても良いし、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、規制部材電圧印加手段としての現像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く、−３００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。
【００２６】
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などを備える記録材供給部４０から記録材Ｓが転写部Ｎに供給される。転写部Ｎ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Ｃの方向に回転する転写ローラ２６が設置されている。この転写ローラ２６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て、感光ドラム１０上から記録材Ｓへトナー像が転写され、記録材Ｓ上に未定着画像が形成される。この記録材Ｓは、その後定着装置３０に搬送され、ここで記録紙Ｓへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Ｓが排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。
【００２７】
又、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。
【００２８】
本実施例では、画像形成装置１００が備える電源（現像ブレードバイアス電源装置、現像バイアス電源装置、転写バイアス電源装置、帯電バイアス電源装置）は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としてのＣＰＵ６０によって制御される。又、本実施例では、制御手段としてのＣＰＵ６０が、以下説明するように、ＣＰＵ６０の記憶部に予め設定された値に基づき所定タイミングで現像ブレードバイアス電源装置２２、現像バイアス電源装置２３を制御して、現像バイアス、ブレードバイアスを選択し、切り換える手段として機能する。
【００２９】
次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。
【００３０】
本実施例の画像形成装置１００は、非画像形成時の所定タイミングに、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上に消費させる強制トナー消費モードを実行する。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形成する「画像形成時」以外をいう。
【００３１】
強制トナー消費モードの動作時においては、現像ブレードバイアス電源装置２２によって現像ブレード１７に印加する電圧を、現像バイアス電源装置２３によって現像ローラ１６に印加する電圧よりも、トナーが現像ローラ１６と現像ブレード１７との摩擦帯電によって帯電する電荷の極性（本実施例では負極性）側にあるように設定する。
【００３２】
つまり、強制トナー消費モードの動作時に、現像ローラ１６に印加する現像バイアスに対して、現像ブレード１７に印加するブレードバイアスを、トナーが現像ローラ１６と現像ブレード１７との摩擦帯電によって帯電する極性側にシフトさせる。そして、この状態で現像工程を実行してトナーを消費する。
【００３３】
これにより、トナーが現像ローラ１６と現像ブレード１７との摩擦によって帯電し、現像ブレード１７と現像ローラ１６との間の電界によって、現像性の高いトナー（高帯電電荷量（トリボ）を持つトナー）は、トナーが摩擦帯電によって帯電する極性とは逆極性側である現像ローラ１６側、即ち、現像ローラ１６上のトナー層の下層側にコートされる。従って、現像性の低いトナー（低帯電電荷量（トリボ）を持つトナー）は、トナーが摩擦帯電によって帯電する極性側である現像ブレード１７側、即ち、現像ローラ１６上のトナー層の上層側に来ることになる。
【００３４】
そのため、現像工程において、現像ローラ１６上のトナー層の上層側に付着した低帯電電荷量を持つトナーの方が、感光ドラム１０に先に接触して、より現像され易くなる。つまり、現像性の低いトナーがトナー容器２０内に残り難くなり、印刷耐久試験後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像の発生を抑えることが可能となる。
【００３５】
以下、いくつかの具体例を通して更に説明する。
【００３６】
（具体例１）
本例では、非画像形成時の所定タイミングとして、画像形成が１００枚終了する毎に、強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードにおいては、帯電バイアス電源装置２４によって帯電ローラ１１に−９５０Ｖの帯電バイアスを印加して、感光ドラム１０を帯電させる。そして、露光装置１２によって、感光ドラム１０上をその回転方向に５０ｍｍの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。
【００３７】
一方、現像ブレード１７には、現像ブレードバイアス電源装置２２によって−５００Ｖのブレードバイアスを印加する。又、現像ローラ１６には、現像バイアス電源装置２３によって−３００Ｖの現像バイアスを印加する（表１）。
【００３８】
【表１】
2004170651.tif 000003
【００３９】
この状態で、現像ローラ１６が回転し、現像工程が行われる。尚、このとき、転写ローラ離間手段（図示せず）によって、転写ローラ２６は感光ドラム１０から離間された状態にされている。よって、現像ローラ１６から感光ドラム１０上に吐き出されたトナーは、クリーニングブレード１４に到達し、廃トナー容器１５に送られる。
【００４０】
このようにして、強制トナー消費モードを実行した後、次の画像形成に移る。
【００４１】
本発明者らの検討によると、より効果的に現像性の低いトナーを消費させるためには、現像ブレード１７に印加するバイアスを、現像ローラ１６に印加するバイアスよりも、好ましくは１００Ｖ以上、より好ましくは２００Ｖ以上トナーの帯電極性側にずらす。又、現像ブレード１７から現像ローラへのリークを防止するために、この量の上限としては、５００Ｖ以下、より好ましくは３００Ｖ以下とする。
【００４２】
（具体例２）
本例では、強制トナー消費モードにおいて現像バイアス電源装置２３によって現像ローラ１６に印加する電圧を、画像形成時に現像バイアス電源装置２３によって現像ローラ１６に印加する電圧よりも、帯電ローラ１１によって帯電された感光ドラム１０の暗部電位に近くする。
【００４３】
つまり、本例では、画像形成時における現像バイアスは−３００Ｖであるが、強制トナー消費モードの動作時には、画像形成時よりも高い−３５０Ｖの現像バイアスを印加する。又、強制トナー消費モードの動作時には、ブレードバイアスとして−５５０Ｖを印加する（表２）。
【００４４】
【表２】
2004170651.tif 000004
【００４５】
これにより、現像効率を上げて、更に多くのトナーを感光ドラム１０上に転移させて、より効率的に現像性の低いトナーを消費する。
【００４６】
本発明者らの検討によれば、現像性の低いトナーをより効果的に消費するためには、現像バイアスを、画像形成時よりも感光ドラムの暗部電位に、好ましくは２０Ｖ以上、より好ましくは３０Ｖ以上近づける。又、感光ドラム１０上の暗部へのカブリ（地カブリ）を防止する観点から、この量の上限としては、１００Ｖ以下、より好ましくは６０Ｖ以下とする。
【００４７】
その他の動作は、具体例１の場合と同様である。
【００４８】
［画像評価］
強制トナー消費動作の効果を評価した。ここでは、印字比率５％の画像を用いて、５０００枚の印刷試験を行った。上記具体例１及び２に係る強制トナー消費モードを実行する場合の他、比較例として、強制トナー消費モードがない場合（比較例１）と、強制トナー消費モード時においてもブレードバイアスとして現像ローラ１６と同電位である−３００Ｖを印加し場合（比較例２）についても同様の試験を行った。
【００４９】
結果を図２及び表に示す。図２は、印刷耐久試験におけるカブリの印刷枚数による推移を調べた結果を示し、横軸は印刷枚数であり、縦軸は、感光ドラム１０上の白地部（非印字部）に付着したトナー量により評価したカブリ発生量である。又、表１は、印刷耐久試験における印刷枚数枚数とハーフトーン画像でのボソ抜け画像ランクの関係を調べた結果を示し、画像のボソ抜けがない場合を良好（○）、一部ボソ抜けが見られる場合をやや不良（△）、画像全域にボソ抜けが発生している場合を不良（×）とした。
【００５０】
【表３】
2004170651.tif 000005
【００５１】
図２及び表３の結果から明らかなように、印刷耐久試験後半におけるカブリ、及びハーフトーンパターンのボソ抜けにおいて、具体例１及び２は、比較例１及び２よりも優れていた。
【００５２】
又、印刷耐久試験後半におけるカブリ、及びハーフトーンパターンのボソ抜けにおいて、具体例１よりも具体例２の方が更に良好であった。
【００５３】
以上、説明したように、強制トナー消費モードの動作時に、現像ローラ１６に印加する現像バイアスよりも現像ブレード１７に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを良化させることができる。
【００５４】
又、強制トナー消費モードの動作時に画像形成時よりも現像ローラ１６に印加する現像バイアスを感光ドラム１０の暗部電位側にずらし、更に現像バイアスよりも現像ブレード１７に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを更に良化させることができる。
【００５５】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、装置本体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、電子写真方式によりフルカラー画像の形成の可能なカラー画像形成装置である。
【００５６】
図３は、本実施例のカラー画像形成装置２００の概略断面を示す。画像形成装置２００は、像形成手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する第１〜第４の各画像形成部（画像形成ユニット）ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。本実施例では、画像形成装置２００は、４組の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが、中間転写体としての図中矢印Ａ’方向に周回移動する中間転写ベルト３１に沿って並列に配置された、所謂、タンデム方式のフルカラープリンタである。
【００５７】
図４は、画像形成部の構成をより詳しく示す。各色用の画像形成部は、形成する画像の色が異なる他は、同一の構成を有するので、以下、特に区別を要しない場合は、各色用の画像形成部に属する要素であることを示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略して総括的に説明する。又、各画像形成部における画像形成プロセスは、実施例１にて説明した画像形成装置１００と基本的には同じである。
【００５８】
各画像形成部は、それぞれ像担持体としての感光ドラム１０を備えている。感光ドラム１０の表面は、感光ドラム１０に従動して回転する帯電ローラ１１によって一様に帯電される。次に、感光ドラム１０の表面は、露光装置１２によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光されて、静電潜像が形成される。そして、感光ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１３によって現像されることで、トナー像として可視像化される。
【００５９】
例えば、フルカラー画像形成時には、各画像形成部において感光ドラム１０上に形成された各色のトナー像は、一次転写バイアス電源装置（図示せず）によって一次転写手段としての一次転写ローラ２６に所定の一次転写バイアスが印加されることで、それぞれの画像形成部において感光ドラム１０と一次転写ローラ２６とが対向する一次転写部Ｎ１において、順次中間転写ベルト３１上に多重転写され、中間転写ベルト３１上にフルカラー画像が形成される。
【００６０】
次いで、二次転写バイアス電源装置（図示せず）によって二次転写手段としての二次転写ローラ３２に所定の二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト３１上のトナー像は、記録材Ｓへ二次転写される。記録材Ｓは、中間転写ベルト３１上への画像形成に同期して、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などを備える記録材供給部４０から、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３２とが対向する二次転写部Ｎ２に供給される。
【００６１】
その後、トナー像が転写された記録材Ｓは定着装置３０に搬送されて、記録材Ｓへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Ｓが排紙トレイ３５に搬出されて画像形成は終了する。
【００６２】
又、一次転写時に転写されずに感光ドラム１０上に残った一次転写残トナーは、像担持体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、感光ドラム１０上はクリーニングされる。一方、二次転写時に転写されずに中間転写ベルト３１上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルト３１に対して離接可能に配設された、中間転写体クリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングブレード３３によって掻き取られ、トナー搬送手段（図示せず）によって中間転写ベルト廃トナー容器３４に回収され、中間転写ベルト３１上はクリーニングされる。
【００６３】
更に説明すると、本実施例では、感光ドラム１０は直径３５ｍｍのアルミシリンダーの外周面に、有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されなる。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。そして、１００ｍｍ／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Ｂ’の方向に回転する感光ドラム１０は、感光ドラム１０に従動して図中矢印Ｃ’の方向に回転する帯電ローラ１１によって一様に帯電される。
【００６４】
帯電ローラ１１は、直径が１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体の芯金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。又、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各帯電ローラ１１には、帯電部材電圧印加手段として同一の帯電バイアス電源２４が接続され、−９５０Ｖの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、各感光ドラム１０上は−４５０Ｖの暗部電位となるようになっている。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。
【００６５】
露光装置１２は、入力信号に対応して各色に色分解され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に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム１０上は−１２０Ｖの明部電位が形成される。
【００６６】
そして、この静電潜像は、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。
【００６７】
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の構成は、実施例１の画像形成装置１のものと概略同様であり、現像装置１３は、トナー容器２０を有し、その中に、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナー２１を収容している。トナーは当初１５０ｇが充填される。このトナー２１は、現像剤撹拌搬送手段としてのトナー搬送シート１９が図中矢印Ｆの方向に回転することによって、トナー供給ローラ１８に送られる。
【００６８】
トナー供給ローラ１８は、図中矢印Ｅ’の方向に回転する。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円筒体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１６ｍｍのスポンジローラである。このトナー供給ローラ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。
【００６９】
現像ローラ１６は駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｄ’の方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃ表面速度で回転する。又、現像ローラ１６は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの円筒体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く、又表層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。そして、現像ローラ１６には、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。現像バイアスとして、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。
【００７０】
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、帯電される。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であって、現像ローラ１６との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ１６との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良い。又、現像ブレード１７を構成する板の先端の形状がＬ字型形状とされていても良いし、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、現像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く、−３００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。
【００７１】
本実施例においては、現像装置１３とともに、回転駆動される感光ドラム１０、感光ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１、及びクリーニング手段１４は、枠体によって一体的に、画像形成装置本体２に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１を構成する。各色用のプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、画像形成装置本体２が備える装着手段５０を介して、画像形成装置本体２に対し取り外し可能に装着される。但し、プロセスカートリッジ１の態様はこれに限定されるものではなく、例えば、現像装置１３のみを画像形成装置本体２に固定設置したタイプとすることもできる。つまり、プロセスカートリッジは、像担持体としての感光体と、感光体を帯電させる帯電手段、感光体に現像剤を供給する現像手段、感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも１つと、を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであればよい。一方、現像装置１３のみを、画像形成装置本体２に対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とすることもできる。
【００７２】
本実施例では、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体２に装着された状態で、画像形成装置本体２に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ１側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１０、現像装置１３、帯電ローラ１１などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体２に装着された状態で、帯電ローラ１１、現像ローラ１６、現像ブレード１７などに電圧を印加する電源は、プロセスカートリッジ１側及び画像形成装置本体２側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。
【００７３】
又、本実施例では、画像形成装置２００が備える電源（現像ブレードバイアス電源装置、現像バイアス電源装置、一次転写バイアス電源装置、二次転写バイアス電源装置）は、画像形成装置本体２が有する、装置動作を統括制御する制御手段としてのＣＰＵ６０によって制御される。又、実施例１同様、本実施例では、制御手段としてのＣＰＵ６０が、以下説明するように、ＣＰＵ６０の記憶部に予め設定された値に基づき所定タイミングで現像ブレードバイアス電源装置２２、現像バイアス電源装置２３を制御して、現像バイアス、ブレードバイアスを選択し、切り換える手段として機能する。
【００７４】
次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。本実施例では、実施例１と同様の強制トナー消費モードの動作を、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対して実行する。
【００７５】
（具体例３）
本例では、前述の具体例１の場合と同じく、画像形成が１００枚終了する毎に強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードについて詳しく述べると、帯電バイアス電源装置２４によって各帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋに−９５０Ｖの帯電バイアスを印加して感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを帯電させる。次いで、露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによって、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ上の回転方向に５０ｍｍの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。
【００７６】
そして、現像ブレードバイアス電源装置２４によって、現像ブレード１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋには−５００Ｖのブレードバイアスを印加する。又、現像バイアス電源装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋによって、現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｂｋには−３００Ｖの現像バイアスを印加する。この状態で、現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｂｋが回転し、現像工程が行われる。
【００７７】
このとき、一次転写ローラ離間手段（図示せず）によって、一次転写ローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋは感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋから離間された状態であり、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ上の吐き出されたトナーはクリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋに到達し、廃トナー容器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋに送られる。そして、次の画像形成に移る。
【００７８】
（具体例４）
本例では、前述の具体例２の場合と同じく、画像形成時における現像バイアスは−３００Ｖであるが、強制トナー消費モードの動作時には、画像形成時よりも高い−３５０Ｖの現像バイアスを印加する。又、強制トナー消費モードの動作時には、ブレードバイアスとして−５５０Ｖを印加する。
【００７９】
これによって、現像効率を上げて、更に多くのトナーを感光ドラム１０上に転移させて、より効率的に現像性の低いトナーを消費する。
【００８０】
その他の動作は、具体例３の場合と同様である。
【００８１】
［画像評価］
以上の強制トナー消費動作を実行させ際の画像を形成画像の品位を評価した。ここでは、実施例１と同様、印字比率５％の画像を用いて、５０００枚の印字試験を行った。
【００８２】
その結果、実施例１の場合と同じく、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けは良化させることができた。
【００８３】
具体例４によれば、具体例３と比較して、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けは、更に良化させることができた。
【００８４】
以上、説明したように、複数の現像手段を備える画像形成装置においても本発明は好適に作用し、強制トナー消費モードの動作時に現像ローラ１６に印加する現像バイアスよりも現像ブレード１７に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを良化させることができる。
【００８５】
又、強制トナー消費モードの動作時に画像形成時よりも現像ローラ１６に印加する現像バイアスを感光ドラム１０の暗部電位側にずらし、更に現像バイアスよりも現像ブレード１７に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを更に良化させることができる。
【００８６】
尚、上記各実施例では、１００枚毎に強制トナー消費モードを動作させることにしたが、この限りではなく、適宜選定すればよく、例えば５０枚毎でも良いし３００枚毎でも良い。
【００８７】
このように、強制トナー消費モードは、所定の間隔毎に動作させることができるが、この所定の間隔は、印刷枚数、つまり画像形成する記録材Ｓの枚数であっても、時間などその他の基準を用いてもよい。又、本発明は、強制トナー消費モードを所定間隔毎に行うことに限定されるものではなく、強制消費モードは、紙間時、つまり、複数の記録材に対する一連の出力画像形成動作の記録材と記録材との間に動作させることもできる。又、強制トナー消費モードは、出力画像形成後の準備動作時、所謂、後回転時に動作させることもできる。ＣＰＵ６０は、これらのタイミングを検知して、強制消費モードを実行させる。
【００８８】
更に、実施例２においては、画像形成装置は中間転写方式であるとして説明したが、当業者には周知のように、中間転写体の代わりに記録材担持体を有し、この記録材担持体上に担持して各画像形成部に搬送される記録材上に、各画像形成部から順次トナー像を重ねて転写した後、この記録材を記録材担持体から分離して未定着トナー像を定着し、例えばフルカラー画像を得る画像形成装置がある。本発明はこのような画像形成装置にも等しく適用可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることが可能であり、現像手段の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けを防止することができ、使用過程によらず常に良好な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】印刷耐久試験により印刷枚数とカブリの関係を調べた結果を示すグラフ図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面図である。
【図４】図３の画像形成装置の画像形成部をより詳しく示す概略断面図である。
【図５】従来の画像形成装置の一例の断面図である。
【符号の説明】
１０          感光ドラム（像担持体）
１１          帯電ローラ（帯電手段）
１２          露光装置（露光手段）
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（規制部材）
２２          現像ブレードバイアス電源装置（規制部材電圧印加手段）
２３          現像バイアス電源装置（現像剤担持体電圧印加手段）
２４          帯電バイアス電源装置（帯電部材電圧印加手段）
３１          中間転写ベルト（中間転写体）
６０          制御手段
【図１】
2004170651.tif 000006
【図２】
2004170651.tif 000007
【図３】
2004170651.tif 000008
【図４】
2004170651.tif 000009
【図５】
2004170651.tif 000010