(57)【要約】【課題】トナーの帯電量が高い場合であっても、非現像時に現像剤担持体上の現像剤を確実に回収することで、トナーへのダメージを低減し、経時における地肌カブリの発生を防止すること。【解決手段】像担持体上の静電潜像に帯電した現像剤を付着させて現像を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に印加されるバイアス電圧に重畳して前記現像剤供給部材にバイアス電圧を出力する電圧印加手段と、を有する現像装置であって、前記電圧印加手段は、前記現像時には、前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を出力し、非現像時には、前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧と前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧とを交互に切り替えて出力することにより、非現像時に現像剤担持体上の現像剤を回収し、経時における地肌カブリの発生を防止できる。【選択図】図５
2013073058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像に帯電した現像剤を付着させて現像を行う現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に印加されるバイアス電圧に重畳して前記現像剤供給部材にバイアス電圧を出力する電圧印加手段と、
を有する現像装置であって、
前記電圧印加手段は、前記現像時には、前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を出力し、非現像時には、前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧と前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧とを交互に切り替えて出力する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体及び前記現像剤供給部材それぞれの表面電位を検知する表面電位検知手段を備え、
前記電圧印加手段は、前記表面電位検知手段の検知結果に基づいて前記バイアス電圧の極性を切り替えて出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を出力中に、
前記現像剤供給部材の表面電位から前記現像剤担持体の表面電位を引いた値が、予め設定された基準値未満になった時点で、前記バイアス電圧を前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧に切り替えて出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加中に、
前記現像剤供給部材の表面電位から前記現像剤担持体の表面電位を引いた値が、予め設定された基準値以上になった時点で、前記バイアス電圧を前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧に切り替えて出力する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記電圧印加手段から前記現像剤担持体に流れる電流を計測する電流計測手段を備え、
前記電圧印加手段は、前記電流計測手段の計測結果に基づいて前記バイアス電圧の極性を切り替えて出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記電圧印加手段は、前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を出力中に、
前記電流計測手段の計測結果が、予め設定された基準値未満になった時点で、前記バイアス電圧を前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧に切り替えて出力する
ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤供給部材は、回転駆動するローラ部材であり、
前記電圧印加手段が前記逆極性のバイアス電圧及び前記同極性のバイアス電圧を出力する時間が、前記現像剤供給部材が３回転するのに要する時間以上で、１０回転するのに要する時間以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１から７の何れか一項に記載の現像装置を有し、画像形成装置に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体への現像剤の供給及び回収を、現像剤供給部材へのバイアス電圧を制御することにより行う現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の現像装置では、現像剤を担持して回転する現像ローラが、像担持体である感光体ドラムとの対向部に現像剤を搬送し、感光体ドラム表面に形成された静電潜像の現像を行う。
【０００３】
現像剤としては、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤と、トナーのみからなる一成分現像剤の何れかを用いるのが一般的である。どちらの現像剤を用いる場合であっても、高品位の画像を得るためには、現像ローラが担持する現像剤を規制し、現像ローラ上に均一な薄層を形成し、さらに現像剤中のトナーを摩擦帯電により所定の極性で一定に帯電させる必要がある。
【０００４】
一成分現像剤を用いる場合には、現像ローラ上にゴム又は金属製の弾性ブレードを当接させ、弾性ブレードとの間を通過させることで現像ローラに担持されるトナー量を規制し、均一なトナー薄層を形成すると共にトナーを荷電させる方法が知られている。
【０００５】
この様な構成では、トナーを現像ローラに供給するトナー供給手段が必要であり、ブラシ材や発泡ゴム材等を用いたトナー供給ローラを現像ローラに当接させることでトナーを塗布供給する方法が知られている。
【０００６】
上記したトナー供給手段としてのトナー供給ローラには、導電材が分散されて導電性が付与されたブラシ材や発泡ゴム材が用いられ、現像ローラとの間で電界を形成して現像ローラにトナーの供給を行うために供給バイアス電圧が印加される。
【０００７】
現像ローラ上のトナーは、感光体ドラム上の静電潜像の現像に使用されて消費されるため、画像形成を繰り返し行うためには、現像ローラにトナーが逐次補給される必要がある。そこで、トナー供給ローラにトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加することで、トナー供給ローラから現像ローラにトナーの供給を行う。
【０００８】
トナー供給ローラから現像ローラへのトナーの供給を速やかに行うことで、ベタ画像等で現像ローラ上のトナーが大量に消費される場合でも、常に均一な濃度の画像を連続して形成することが可能になる。
【０００９】
しかし、印字面積率の低い画像を印刷し続けた場合には、現像ローラ上のトナーは殆ど消費されず、現像ローラ上の同じ位置に保持された状態で弾性ブレードとの接触による圧力や熱の影響を繰り返し受け続けることとなる。この場合には、現像ローラ上のトナーが割れて微粉成分が増加したり、トナーが現像ローラ表面に強固に付着又は融着してしまうことがある。
【００１０】
その結果、経時において現像ローラのトナーに対する帯電付与能力が低下し、未帯電あるいは逆極性帯電したトナーが生成され、画像の地肌部にトナーが付着してしまう、いわゆる地肌カブリが発生する場合がある。
【００１１】
そこで、例えば特許文献１及び特許文献２には、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記現像剤担持体及び前記供給部材に電圧を印加する電圧印加手段とを備える現像装置であって、画像形成時における非現像動作中に電圧印加手段が、現像剤担持体から供給部材に現像剤が移動して回収される様に一定の電圧を印加する技術が開示されている。
【００１２】
特許文献１及び特許文献２に係る技術によれば、非現像時に現像剤担持体から適宜供給部材に現像剤を回収することで、現像剤にかかる負荷を低減し、経時における地肌カブリ等の不具合の発生を抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、トナーの帯電量が高くなる低温低湿環境や、小粒径トナーの使用時には、電圧印加手段によって現像剤担持体上の現像剤が供給部材に回収される方向に電圧を印加しても、供給部材上に現像剤が蓄積することにより、現像剤層を含む現像剤担持体と供給部材の表面電位との間に現像剤を回収する方向の電界が形成されなくなる場合がある。したがって、この様な場合には現像剤が回収されず、現像剤担持体上に現像剤が残留し続けることとなり、現像剤担持体上の現像剤が繰り返しブレード等から負荷を受け続けて劣化するため、地肌カブリの発生を防止することが困難になる。
【００１４】
そこで、本発明では、使用環境が低温低湿環境であったり、小粒径のトナー使用時であってトナーの帯電量が高くなる条件下においても、非現像時に現像剤担持体上の現像剤を確実に回収することで、経時における地肌カブリの発生を防止することが可能な現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ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】
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑み、像担持体上の静電潜像に帯電した現像剤を付着させて現像を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に印加されるバイアス電圧に重畳して前記現像剤供給部材にバイアス電圧を出力する電圧印加手段と、を有する現像装置であって、前記電圧印加手段は、前記現像時には、前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を出力し、非現像時には、前記現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧と前記現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧とを交互に切り替えて出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、現像剤供給部材にバイアス電圧を出力する電圧印加手段が、現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧と同極性のバイアス電圧とを交互に切り替えて出力することにより、使用環境が低温低湿環境であったり、小粒径トナーを使用する場合であって、トナーの帯電量が高い場合においても現像剤担持体上の現像剤を確実に回収することが出来るため、経時における地肌カブリの発生を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成例を示す図
【図２】実施形態に係る現像装置の概略構成例を示す図
【図３】実施形態に係る現像装置における現像ローラ及び供給ローラの表面電位と供給ローラによるトナーの供給及び回収について説明する図
【図４】第１の実施形態に係る現像装置の要部の概略構成例を示す図
【図５】第１の実施形態に係るトナー回収シーケンスにおける現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧の制御例を示す図
【図６】第２の実施形態に係る現像装置の要部の概略構成例を示す図
【図７】第２の実施形態に係る現像装置のトナー回収シーケンスのフローチャート
【図８】第３の実施形態に係る現像装置の要部の概略構成例を示す図
【図９】第３の実施形態に係る現像装置のトナー回収シーケンスのフローチャート
【図１０】本実施形態に係るプロセスカートリッジの概略構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
＜画像形成装置の構成＞
図１に、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す。
【００２０】
画像形成装置１００は、例えば複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ、フルカラーレーザプリンタ等に用いられ、本発明の実施形態に係る現像装置１を備えて構成されている。
【００２１】
現像装置１に近接する位置には感光体ドラム２が設けられており、図中に示す矢印方向に回転している。
【００２２】
帯電ローラ３は、感光体ドラム２の表面に圧接されており、感光体ドラム２に従動して回転している。帯電ローラ３は、不図示の高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム２の表面を所定電位に一様に帯電する。
【００２３】
表面が一様に帯電された感光体ドラム２には、露光手段４により画像データに基づいて露光されて表面に静電潜像パターンが形成される。
【００２４】
現像装置１には、感光体ドラム２の表面に接する様に現像剤担持体としての現像ローラ１０３が設けられており、図示しない高圧電源により所定の現像バイアス電圧が印加される。現像ローラ１０３上のトナーは、感光体ドラム２と現像ローラ１０３との間に形成される電界により感光体ドラム２表面の静電潜像パターンに付着し、トナー像を形成する。
【００２５】
一次転写ローラ８には、図示しない高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム２表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７は、不図示の駆動モータによって回転駆動される様に構成されている。
【００２６】
中間転写ベルト７表面に転写されたトナー像は、二次転写ローラ９に所定の電圧が印加されることにより記録部材である用紙１０に転写された後、定着装置１１により用紙１０に定着される。トナー像が定着された用紙１０は、さらに搬送されて機外に排出される。
【００２７】
トナー像が用紙に転写された後の感光体ドラム２の表面は、クリーニング手段６によって転写残トナーが除去され、次の画像形成に供される。
【００２８】
＜現像装置の構成＞
図２に、本実施形態に係る現像装置１の概略構成を示す。
【００２９】
現像装置１は、一成分現像剤としてのトナーを収容するトナー収容室１０１、複数のトナー搬送部材１０２、現像ローラ１０３、現像ローラ１０３に当接して設けられてトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１０４、現像ローラ１０３上にトナー薄層を形成するための層規制部材１０５等で構成されている。
【００３０】
現像ローラ１０３には、現像バイアス電源１０７によって現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム２表面との間に電界が形成される。形成される電界に従ってトナーが移動することで、感光体ドラム２表面にトナー像が形成される。
【００３１】
次に、現像装置１各部の詳細について説明する。
【００３２】
トナー収容室１０１に設けられたトナー搬送部材１０２は、図中矢印で示す時計回り方向に回転し、収容されたトナーをトナー供給ローラ１０４の方向に送り出す。
【００３３】
供給ローラ１０４は、その表面に空孔（セル）を有する構造の発泡ゴム材料が被覆されており、現像ローラ１０３に押圧して接触する様に配置される。発泡ゴム材料としては、例えばポリウレタンゴムや、エピクロルヒドリンゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ等を用いることができる。
【００３４】
供給ローラ１０４は、図２に示す反時計回り方向に回転し、表面に付着保持したトナーを現像ローラ１０３に対向する位置に搬送する。供給ローラ１０４は、現像ローラ１０３に押圧されることによって表面の発泡材料が変形し、保持していたトナーを現像ローラ１０３表面に受け渡す様に塗布供給する。
【００３５】
また、供給ローラ１０４には、電圧印加手段としての供給バイアス電源１０６から現像バイアス電圧に重畳して供給バイアスが印加され、供給ローラ１０４と現像ローラ１０３との間で供給電界が形成される。
【００３６】
供給バイアスは、現像ローラ１０３に対してトナーの帯電極性と同極性の直流電圧であり、供給ローラ１０４から現像ローラ１０３表面へのトナーの塗布供給を静電気力によって促進させる。供給バイアスを作用させるために、供給ローラ１０４は導電性が付与された発泡材料を用いている。
【００３７】
層規制部材１０５は、例えばＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ又はリン青銅等の金属板バネ材料等を用い、自由端側を現像ローラ１０３表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させ、現像ローラ１０３と層規制部材１０５との間を通過するトナーを規制してトナー薄層を形成すると共に摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
【００３８】
現像ローラ１０３は図中に示す反時計回り方向に回転し、供給ローラ１０４によって塗布供給されたトナーを表面に保持して層規制部材１０５及び感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。必要量のトナーを表面に保持するためには、現像ローラ１０３の表面が、例えば表面粗さＲａ０．２〜２．０μｍに形成されていることが好ましい。
【００３９】
現像ローラ１０３には、例えば弾性ゴム層を被覆したローラを用い、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つために、例えばＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度で形成される。ゴム材料としては、例えばウレタンゴムや、エピクロルヒドリンゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ等を用いることができる。また、層規制部材１０５との間でトナーを摩擦帯電するために、現像ローラ１０３表面にはトナーと逆極性に帯電し易い材料からなる表面層が形成されている。
【００４０】
感光体２は図中時計回り方向に回転しており、現像ローラ１０３の表面は感光体２との対向位置において感光体２表面の進行方向と同方向に移動している。
【００４１】
現像ローラ１０３には現像バイアス電源１０７から現像バイアス電圧が印加され、感光体２上の静電潜像パターンとの間に現像電界が形成される。現像ローラ１０３上の帯電トナーは、形成された現像電界に応じて感光体２表面に移動してトナー像を形成する。
【００４２】
現像バイアス電源１０７による現像バイアス電圧を作用させるために、現像ローラ１０３には、弾性ゴム層と表面層を含めた電気抵抗値が、例えば１０３〜１０１０Ωの半導電性の材料等を用いることができる。
【００４３】
感光体２表面上に現像されずに現像ローラ１０３上に残されたトナーが再びトナー収容室１０１側へと戻る部分には、入り口シール１０８を現像ローラ１０３に当接して設けることで、トナーが現像装置１の外部に漏れ出ない様に封止している。
【００４４】
本実施形態に係る現像装置１では、現像ローラ１０３と感光体２とが接触する様に配置しているが、非接触に配置することも可能である。また、ドラム状の感光体２を用いたが、ベルト状の感光体を用いることも可能である。
【００４５】
さらに、図１０に示す様に、本実施形態に係る現像装置１を有し、画像形成装置１００に着脱自在に設けられたプロセスカートリッジ２００として構成することも可能である。
【００４６】
図１０に示すプロセスカートリッジ２００は、本実施形態に係る現像装置１と、感光体ドラム２と、クリーニング装置６と、帯電ローラ３とが一体に構成されており、画像形成装置１００本体に着脱可能であり利便性に優れている。
【００４７】
＜供給ローラによるトナーの供給及び回収＞
図３に、本実施形態に係る現像装置１における現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４の表面電位と、供給ローラ１０４による現像ローラ１０３からのトナーの供給及び回収について説明する図を示す。
【００４８】
現像バイアス電圧をＶｂ、供給バイアス電圧をＶｓ、現像ローラ１０３上のトナー層電位をＶｔ１、供給ローラ１０４上のトナー層電位をＶｔ２とした場合に、現像ローラ１０３上のトナー層を含む表面電位Ｓ１と、供給ローラ１０４上のトナー層を含む表面電位Ｓ２は、下式で表すことができる。
【００４９】
Ｓ１  ＝  Ｖｂ＋Ｖｔ１
Ｓ２  ＝  Ｖｂ＋Ｖｓ＋Ｖｔ２
現像ローラ１０３と供給ローラ１０４との接触部に挟まれて存在するトナーは、現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４のそれぞれの表面電位Ｓ１，Ｓ２の差ΔＶ＝Ｓ２−Ｓ１に従って何れかのローラ方向に移動する。
【００５０】
トナーの帯電極性がマイナスの場合、通常の現像時には、供給ローラ１０４が保持するトナーを現像ローラ１０３に塗布供給するために、供給バイアス電圧Ｖｓはトナーと同極性のマイナス極性に設定される（図３（ａ））。
【００５１】
トナーの帯電は主に現像ローラ１０３上における層規制部材１０５と摺擦により行われ、現像ローラ１０３上のトナー層電位Ｖｔ１はマイナス極性の所定値になる。
【００５２】
一方で、供給ローラ１０４が現像ローラ１０３に当接することによる機械的な掻き取り作用によって、僅かな量の帯電トナーが現像ローラ１０３から供給ローラ１０４に移行するために、供給ローラ１０４上のトナー層電位Ｖｔ２は少しずつマイナス極性に増加する。しかし、現像ローラ１０３から供給ローラ１０４に移行したトナーも、現像ローラ１０３と供給ローラ１０４との間で形成される電界によって現像ローラ１０３に供給されるため、Ｖｔ２がＶｔ１を越えることはない。
【００５３】
現像動作が終了すると同時に、現像ローラ１０３上のトナーの回収を開始するために供給バイアス電圧Ｖｓをプラス極性に切り替えると、ΔＶの極性が反転し、現像ローラ１０３上のマイナス帯電トナーは供給ローラ１０４上に電界に従って移動を始める（図３（ｂ））。
【００５４】
この場合における現像ローラ１０３上のトナー層電位Ｖｔ２を大きく見積もって供給ローラ１０４上のトナー層電位Ｖｔ１と同等になるとしてもΔＶ＝Ｖｓとなり、トナー回収方向の電界が形成されて現像ローラ１０３からトナーを回収することができる。
【００５５】
しかし、供給ローラ１０４が現像ローラ１０３からトナーを回収し続けると、供給ローラ１０４上のトナー層電位Ｖｔ２はマイナス極性方向に大きく変化する。このまま供給バイアス電圧Ｖｓを印加し続けると、トナーが消費されずに供給ローラ１０４にトナーが蓄積し、供給ローラ１０４上のトナー層電位Ｖｔ２の値が（Ｖｔ１−Ｖｓ）に等しくなり、ΔＶ＝０となった時点でトナーの回収方向に電界が形成されない状態になる（図３（ｃ））。
【００５６】
この状態に達した後は、現像ローラ１０３から供給ローラ１０４が機械的にトナーを掻き取ることによって供給ローラ１０４上の帯電トナーが微増し、Ｖｔ２がさらにマイナス方向に大きくなる。この状態ではΔＶの値が再びマイナス極性となるため、現像ローラ１０３にトナーが移動して供給され、最終的に機械的なトナー掻き取り量とトナー供給量とが平衡に達した状態で収束する。
【００５７】
特に、使用環境が低温低湿環境であったり、小粒径のトナーを使用した場合にはトナーの帯電量が高くなり、トナー回収による供給ローラ１０４上のトナー層電位Ｖｔ２のマイナス極性方向への変化が大きくなり、供給バイアス電圧Ｖｓをそのまま印加してもトナー回収を十分に行うことが困難になる。
【００５８】
そこで、ΔＶ＝０となる時点で、供給バイアスＶｓの極性を切り替え（戻し）てマイナス極性にすると、供給ローラ１０４上の帯電トナーが現像ローラ１０３側に移動するため、供給ローラ１０４上の表面電位Ｖｔ２は現像動作終了時点のレベルにまで回復する。この状態になった時点で、再度供給バイアスＶｓの極性をプラス側にするとΔＶ＝Ｖｓとなり、本来のトナー回収作用を発現させることができる。
【００５９】
この様にして供給バイアスＶｓの極性の切り替えを行うことで、現像ローラ１０３からのトナー回収効果を維持することが可能となる。したがって、トナーが現像ローラ１０３上で層規制部材１０５等から負荷を受け続けて劣化することにより、経時における地肌カブリの発生を防止することが可能となる。
【００６０】
［第１の実施形態］
図４に、第１の実施形態に係る現像装置１の要部の概略構成を示す。現像装置１の全体構成は、上記で説明した構成と同様である。
【００６１】
感光体２には外径が３０ｍｍの有機感光体を用い、表面の速度を１００ｍｍ／ｓｅｃに設定し、表面に形成される静電潜像パターンの電位を、画像部で−７０Ｖ、背景部で−４００Ｖとなる様に設定している。
【００６２】
現像ローラ１０３は、金属シャフト３０１の外周に導電性ゴム層３０２を設けて構成している。導電性ゴム層３０２にはウレタンゴムを用い、ゴム中に導電剤としてのカーボンブラックを分散することによって、体積抵抗を１０５Ω・ｃｍ程度に調整している。
【００６３】
導電性ゴム層３０２の厚さは３ｍｍとし、現像ローラ１０３の表面弾性はＪＩＳ−Ａ硬度で４５度とした。現像ローラ１０３の外径は１２ｍｍであり、表面の速度を１３０ｍｍ／ｓｅｃに設定している。
【００６４】
また、現像ローラ１０３には軸を経由して現像バイアス電源１０７に電気的に接続され、現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧の値は、静電潜像パターンの画像部に現像されるトナー量が適正量となる様に適宜設定することが可能であり、本実施形態では−２２０Ｖに設定している。
【００６５】
供給ローラ１０４は、金属シャフト３０３の外周に導電性発泡ゴム層３０４を設けて構成している。導電性発泡ゴム層３０４にはポリウレタンゴムの発泡体を用い、発泡ゴム中に導電剤としてのカーボンブラックを分散することによって、体積抵抗を１０４Ω・ｃｍ程度に調整している。供給ローラ１０４の外径は１４ｍｍであり、表面の速度は１３０ｍｍ／ｓｅｃに設定している。
【００６６】
供給ローラ１０４は現像ローラ１０３に押圧する様に設けている。現像ローラ１０３の導電性ゴム層３０２の硬度を、供給ローラ１０４の導電性発泡ゴム層３０４の硬度よりも高く設定することにより、接触部では供給ローラ１０４の導電性発泡ゴム層３０４が圧縮された状態となる。
【００６７】
供給ローラ１０４には軸を経由して電圧印加手段としての供給バイアス電源１０６が電気的に接続されており、供給バイアス電圧が現像バイアス電圧に重畳して印加される。供給バイアス電源１０６の出力は直流電圧であり、制御手段１０９により電圧値を可変に制御することができる。
【００６８】
感光体ドラム２表面への静電潜像パターンの形成が開始されると、現像ローラ１０３と供給ローラ１０４の駆動が開始される。駆動開始と同時に現像バイアス電源１０７から−２２０Ｖの現像バイアス電圧が出力されて現像ローラ１０３に印加される。また、供給バイアス電源１０６から−１００Ｖの供給バイアス電圧が出力され、現像バイアス電圧に供給バイアス電圧が重畳された−３２０Ｖが供給ローラ１０４に印加される。
【００６９】
供給ローラ１０４に保持されるトナーは負極性に帯電しているため、供給バイアス電圧によって生じる電界に従って現像ローラ１０３上へ塗布供給される。その後、現像ローラ１０３上の帯電トナーは、感光体ドラム２表面の静電潜像パターンと現像バイアスによって形成される電界に応じて感光体ドラム２上に移動してトナー像を形成する。
【００７０】
感光体ドラム２表面の静電潜像パターンが現像ローラ１０３との対向位置を通過し終えると、現像ローラ１０３が保持するトナーの回収シーケンスを開始する。
【００７１】
図５に、第１の実施形態に係るトナー回収シーケンスにおける現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧の制御例を示す。
【００７２】
現像ローラ１０３と供給ローラ１０４の駆動と、現像バイアス電源１０７の出力は継続した状態で、現像終了後の非現像時に制御手段１０９により供給バイアス電源１０６の出力が切り替えられ、供給バイアスの極性が反転する。
【００７３】
つまり、現像終了と同時に供給バイアス電源１０６から＋１００Ｖの供給バイアス電圧が出力され、現像バイアス電圧と供給バイアス電圧を重畳した−１２０Ｖが供給ローラ１０４に印加される。すると、現像ローラ１０３上の帯電トナーには供給ローラ１０４に回収される方向の静電気力が働き、現像ローラ１０３から供給ローラ１０４へのトナーの移動が開始される。
【００７４】
供給バイアス電圧を＋１００Ｖに固定した状態にすると、上述した様に供給ローラ１０４に回収された帯電トナーが蓄積し、回収トナーの電荷によって供給ローラ１０４の表面電位が急上昇し、回収方向の静電気力が弱められていくこととなる。
【００７５】
そこで、供給バイアス電圧の極性を切り替えてから時間ｔ１経過後に、制御手段１０９は供給バイアス電源１０６の出力を切り替え、供給バイアスの極性をトナーの帯電極性と同極性に戻す。すると、供給ローラ１０４上に蓄積した帯電トナーが現像ローラ１０３に移動するため、供給ローラ１０４の表面電位は下降に転じる。
【００７６】
さらに時間ｔ２経過後に、制御手段１０９が再び供給バイアス電源１０６の出力を切り替えて供給バイアスの極性を反転させると、現像ローラ１０３から供給ローラ１０４へ回収方向の静電気力が回復しているため、トナーの回収を再開することが可能になる。
【００７７】
供給ローラ１０４の表面電位が変化する速さは、トナーが保持している電荷量によって異なるため、トナー種や環境、耐久によって様々である。そこで、一般的なトナーを用いて、供給バイアス電圧の極性を切り替えた後の供給ローラ１０４の表面電位を測定した結果、現像ローラ１０３の表面電位に等しくなるまでに要する回転数は最も早いもので３回転、最も遅いもので１０回転を要することが分かった。
【００７８】
したがって、時間ｔ１及びｔ２は、それぞれ任意の値に設定することが可能であるが、供給ローラ１０４が３回転するのに要する時間以上で、供給ローラ１０４が１０回転するのに要する時間以下であることが好ましい。第１の実施形態では、時間ｔ１及びｔ２を供給ローラ１０４が５回転するのに要する時間である１．７秒に設定した。
【００７９】
この様に、非現像時において予め設定された時間ｔ１、ｔ２に基づいて供給バイアス電圧の極性の切り替えを行い、回収シーケンス実行時間Ｔが経過した時点で、現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４の駆動と、現像バイアス電源１０７と供給バイアス電源１０６の出力とを停止する。
【００８０】
本発明による効果を得るためには、供給バイアスの極性切り替えが４回以上必要であり、回収シーケンス実行時間Ｔは、時間ｔ１と時間ｔ２の合計値の２倍以上に設定される。
【００８１】
以上説明した様に、非現像時において、供給バイアス電源１０６から供給バイアス電圧の極性を切り替えて出力することで、現像ローラ１０３上のトナー回収を継続して行うことが可能になる。したがって、現像ローラ１０３上で繰り返し負荷を受けることによってトナーが劣化することによる地肌カブリの発生を未然に防止することが可能になる。
【００８２】
［第２の実施形態］
図６に、第２の実施形態に係る現像装置１の要部の概略構成を示す。以下では、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。
【００８３】
第２の実施形態に係る現像装置１には、現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４それぞれの表面電位を検知する表面電位検知手段１０８，１０９が設けられている。表面電位検知手段１０８は現像ローラ１０３の表面近傍に配置され、現像バイアス電源１０７からの出力と、現像ローラ１０３上のトナー層とによって形成される現像ローラ１０３の表面電位Ｓ１を検知する。また、表面電位検知手段１０９は供給ローラ１０４の表面近傍に配置され、供給バイアス電源１０６からの出力と、供給ローラ１０４が保持するトナー層とによって形成される供給ローラ１０４の表面電位Ｓ２を検知する。
【００８４】
第２の実施形態に係る現像装置１はこの様な構成を有し、表面電位検知手段１０８，１０９によって検知される表面電位Ｓ１，Ｓ２に基づいて、制御手段３００が供給バイアス電源１０６の出力値の変更を行う。
【００８５】
図７に、第２の実施形態に係る現像装置１のトナー回収シーケンスのフローチャートの例を示す。
【００８６】
現像動作が終了してトナー回収シーケンスが開始されると、まずステップＳ１にてタイマーによる時間Ｔのカウントを開始する。次にステップＳ２にて、現像バイアス電源１０７から継続して現像動作時と同じ−２２０Ｖが出力された状態で、供給バイアス電源１０６の出力のみが−１００Ｖから＋１００Ｖへと極性が反転される。
【００８７】
供給バイアスの極性反転と同時に、ステップＳ３にて現像ローラ１０３の表面電位検知手段１０８と供給ローラ１０４の表面電位検知手段１０９が測定を開始し、測定結果が制御手段３００に取り込まれる。
【００８８】
現像ローラ１０３の表面電位検知手段１０８で測定される値は、−２２０Ｖの現像バイアス電圧と、現像ローラ１０３上のトナー層電荷とが合成して形成される電位Ｓ１である。また、供給ローラ１０４の表面電位検知手段１０９によって測定される値は、現像バイアス電圧に供給バイアス電圧が重畳された−１２０Ｖと、供給ローラ１０３上のトナー層電荷とが合成して形成される電位Ｓ２である。
【００８９】
ここで、ステップＳ４にて時間Ｔが予め設定された所定値と比較され、トナー回収シーケンスを開始して一定時間以上経過している場合には処理を終了する。時間Ｔが所定値未満である場合には、次のステップＳ５にて、供給ローラ１０４の表面電位Ｓ２から現像ローラ１０３の表面電位Ｓ１を差し引いた値と第１の基準値Ｘとを比較する。なお、第１の基準値は実施条件に応じて適宜設定することが可能であり、本実施形態では−３０Ｖに設定している。
【００９０】
供給ローラ１０４と現像ローラ１０３との表面電位の差（Ｓ２−Ｓ１）が基準値Ｘ以上である場合には、供給ローラ１０４の表面電位はそれほど上昇しておらず、トナーの回収に十分な静電気力が作用しているものと判断して引き続きトナーの回収を行う。
【００９１】
逆に、供給ローラ１０４と現像ローラ１０３との表面電位の差（Ｓ２−Ｓ１）が基準値Ｘ未満である場合には、供給ローラ１０４の表面電位の上昇により、トナーを回収できなくなっているものと判断できる。そこで、ステップＳ６にて供給バイアス電源１０６の出力の極性を元に戻し、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を供給ローラ１０４に印加する様に制御する。
【００９２】
供給バイアス電源１０６の出力がトナーの帯電と同極性の−１００Ｖに戻されると、供給ローラ１０４上に蓄積した帯電トナーが現像ローラ１０３上に移動し、供給ローラ１０４上の表面電位が下降する。ここで、ステップＳ７にて現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４の表面電位Ｓ１，Ｓ２を再度取り込む。
【００９３】
次にステップＳ８では時間Ｔと予め設定された所定値とを比較し、トナー回収シーケンスが所定の時間以上経過している場合には処理を終了する。トナー回収シーケンスが開始されてから所定の時間未満である場合には、ステップＳ９にて、計測された供給ローラ１０４の表面電位Ｓ２から現像ローラ１０３の表面電位Ｓ１を差し引いた値と、第２の基準値Ｙとを比較する。なお、本実施形態では第２の基準値Ｙを−１３０Ｖに設定しているが、実施形態に合わせて適宜設定することができる。
【００９４】
供給ローラ１０４と現像ローラ１０３の表面電位の差（Ｓ２−Ｓ１）が基準値Ｙ以下であれば、供給ローラ１０４の表面電位がトナーを回収するのに十分な程度に下降していないものと判断し、供給バイアスの極性をトナーの帯電極性と同極性での制御を継続する。
【００９５】
表面電位の差（Ｓ２−Ｓ１）が基準値Ｙより大きい場合には、供給ローラ１０４の表面電位がトナー回収シーケンス開始直後の状態まで回復したと判断し、ステップＳ２にて供給バイアスの極性を反転し、供給バイアスの極性をトナー帯電と逆極性に制御する。
【００９６】
トナー回収シーケンスは、ステップＳ４及びステップＳ８にて時間Ｔが予め設定された所定値を越えた時点で終了する。本実施形態では、本発明の効果を得るために必要な回収シーケンスの動作時間の見込み量から、所定値を供給ローラ１０４が約２０回転するのに要する時間に相当する７秒に設定している。
【００９７】
以上の様に、現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４の表面電位を監視しながら供給バイアス電源１０６から出力される供給バイアスの極性を切り替えることにより、より確実に現像ローラ１０３からトナーを回収することが可能になる。したがって、トナーが現像ローラ１０３上で層規制部材１０５等から負荷を受け続けることにより劣化し、地肌カブリ等の不具合画像が発生するのを防止することができる。
【００９８】
［第３の実施形態］
図８に、第３の実施形態に係る現像装置１の要部の概略構成を示す。以下、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。
【００９９】
第３の実施形態に係る現像装置１は、電圧印加手段としての供給バイアス電源１０６から供給ローラ１０４に流れる電流値を計測する電流検知手段１１０が設けられている。
【０１００】
電流検知手段１１０は、供給バイアス電源１０６からトナーと逆極性のバイアス電圧が出力された状態で、現像ローラ１０３上の帯電トナーが供給ローラ１０４上に回収される際の電荷移動により発生する電流を測定する。
【０１０１】
図９に、第３の実施形態に係る現像装置１のトナー回収シーケンスのフローチャートの例を示す。
【０１０２】
現像動作の終了後、トナー回収シーケンスが開始されると、まずステップＳ１１にてタイマーによる時間Ｔのカウントを開始する。続いてステップＳ１２にて、現像バイアス電源１０７から現像時と同じ−２２０Ｖが出力された状態で、供給バイアス電源１０６の出力を−１００Ｖから＋１００Ｖへと極性をトナーの帯電極性と逆極性に反転する。
【０１０３】
供給バイアスの極性の反転と同時に、ステップＳ１３にて電流検知手段１１０が測定を開始し、その測定結果Ａ１が制御手段３００に取り込まれる。
【０１０４】
ここで、ステップＳ１４にて時間Ｔが所定値以上である場合には処理を終了し、時間Ｔが所定値未満である場合には、ステップＳ１５にて電流検知手段１１０の測定値Ａ１と基準値Ｚとを比較する。本実施形態では基準値Ｚを０．２μＡに設定したが、実施形態に合わせて適宜設定することが可能である。
【０１０５】
電流検知手段１１０の測定値Ａ１が基準値Ｚ以上である場合には、現像ローラ１０３上から供給ローラ１０４上に帯電トナーが回収されて移動しているため、トナー回収に十分な静電気力が作用しているものと判断する。
【０１０６】
測定値Ａ１が基準値Ｚ未満の場合には、供給ローラ１０４に帯電トナーが蓄積して表面電位の上昇が進んでおり、トナーを回収出来なくなっているものと判断し、供給バイアス電源１０６が出力する供給バイアスの極性を元に戻し、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を供給ローラ１０４に印加する様に制御する。
【０１０７】
供給バイアスの極性が元に戻されると、供給ローラ１０４上に蓄積した帯電トナーが現像ローラ１０３上に移動し、供給ローラ１０４上の表面電位が下降する。
【０１０８】
ここで、ステップＳ１７にてタイマーにより時間ｔのカウントを開始し、ステップＳ１８にて時間ｔが所定値を越えた時点でステップＳ１２に戻り、供給バイアスの極性を再度反転させる。現像ローラ１０３から供給ローラ１０４へのトナー回収方向の静電気力が回復しているため、シーケンス開始直後と同等の回収効果を得ることができる。
【０１０９】
ステップＳ１８における所定値は、供給ローラ１０４が３回転するのに要する時間以上で、１０回転するのに要する時間以下に設定することが好ましく、本実施形態では供給ローラ１０４が５回転するのに要する時間である１．７秒に設定している。
【０１１０】
この様に供給バイアスの極性の切り替えを繰り返し、タイマーによる時間Ｔのカウント値が所定値を越えた時点でトナー回収シーケンスを終了する。本実施形態では、当該所定値を、本発明の効果を得るために必要な動作時間の見込み量であり、供給ローラ１０４が約２０回転するために要する時間に相当する７秒に設定している。
【０１１１】
以上説明した様に、電流検知手段１１０の計測結果Ａ１に基づいて、供給バイアスの極性を切り替えて出力することによって、現像ローラ１０３から供給ローラ１０４への帯電トナーの回収を確実に実行することが可能になる。したがって、トナーが現像ローラ１０３上に留まって層規制部材１０５等から負荷を受け続けて劣化することによって、地肌カブリが発生するのを確実に防止することが可能になる。
【０１１２】
なお、第１乃至第３の実施形態では、現像完了から現像ローラ１０３等の回転動作停止までの間にトナー回収シーケンスを実行する場合について説明したが、トナー回収シーケンスの実行タイミングは静電潜像への現像動作が行われていない時であれば良い。例えば、現像ローラ１０３及び供給ローラ１０４の回転動作開始後で現像が開始されるまでの間や、連続印刷時において所定ページの現像完了時から次ページの現像が開始されるまでの間にトナー回収シーケンスを実行することも可能である。
【０１１３】
＜まとめ＞
以上で説明した様に、本発明の実施形態によれば、帯電トナーを現像ローラ１０３から供給ローラ１０４に確実に回収することが出来るため、トナーが現像ローラ１０３上で層規制部材１０５等によって繰り返し負荷を受けて劣化し、トナーの帯電特性が低下することによる地肌カブリの発生を未然に防止することが可能である。また、本実施形態に係る現像装置１を備える画像形成装置によれば、トナーの劣化を抑制することによって、地肌カブリ等の不具合の発生が無く、長期に渡って高品位画像を出力することができる。
【０１１４】
さらに、本発明の実施形態に係る現像装置１を有するプロセスカートリッジ２００によれば、同様にトナーの劣化が抑制されることにより、長期に渡り地肌カブリを生じることなく、画像形成を行うことが可能である。
【０１１５】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  現像装置
２  感光体ドラム（像担持体）
１００  画像形成装置
１０３  現像ローラ（現像剤担持体）
１０４  供給ローラ（現像剤供給部材）
１０７  供給バイアス電源（電圧印加手段）
１０８，１０９  表面電位検知手段
１１０  電流計測手段
２００  プロセスカートリッジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開平６−４３７４２号公報
【特許文献２】特開２００９−２２３１７９号公報
【図１】
2013073058.tif 000003
【図２】
2013073058.tif 000004
【図３】
2013073058.tif 000005
【図４】
2013073058.tif 000006
【図５】
2013073058.tif 000007
【図６】
2013073058.tif 000008
【図７】
2013073058.tif 000009
【図８】
2013073058.tif 000010
【図９】
2013073058.tif 000011
【図１０】
2013073058.tif 000012