(57)【要約】【課題】一成分接触現像方式において、正規に帯電した現像剤を無駄に消費することなく、トナーの繰り返し摺擦に起因する画像不良を防止すること。【解決手段】像担持体と現像ローラを接触させ、像担持体の表面電位と現像ローラに印加する現像バイアスとの電位差を画像形成中よりも非画像形成中において大きくする。【選択図】図５
2013047724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、帯電バイアスが印加されて前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段を含み前記像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成プロセス手段と、一成分現像剤を担持して前記像担持体に接触すると共に現像バイアスが印加されて前記静電潜像を現像剤像として現像する回転可能な現像剤担持体と、を有し記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
非画像形成中に、前記像担持体と前記現像剤担持体を接触させ、少なくとも前記帯電手段に印加する帯電バイアスと前記現像剤担持体に印加する現像バイアスの一つを画像形成中とは異なるバイアスにして前記像担持体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差を画像形成中よりも非画像形成中において大きくする制御モードを有し、前記電位差は放電開始電圧以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体と前記現像剤担持体とが接触した時の前記現像剤担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段を有し、前記電流検知手段の検知結果に応じて前記非画像形成中の前記電位差を変更す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】
前記一成分現像剤と前記現像剤担持体の使用履歴に応じて、前記非画像形成中の前記電位差を変更す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】
前記一成分現像剤の劣化状態を検知する現像剤劣化検知手段を有し、前記現像剤劣化検知手段の検知結果に応じて前記非画像形成中の前記電位差を変更す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】
画像形成装置が設置されている環境を検知する環境検知手段を有し、前記環境検知手段の検知結果に応じて前記非画像形成中の前記電位差を変更す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６】
前記一成分現像剤と前記現像剤担持体の使用履歴に応じて、前記非画像形成中の前記電位差を画像形成中よりも大きくするタイミングを変更す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７】
前記一成分現像剤と前記現像剤担持体の使用履歴に応じて、前記非画像形成中の前記電位差を画像形成中よりも大きくする時間を変更す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８】
前記現像剤担持体に接触して前記一成分現像剤を供給する回転可能な現像剤供給部材と、前記一成分現像剤を収容した現像容器を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか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、一成分現像剤を担持した回転可能な現像剤担持体を像担持体に接触させて像担持体に形成されている静電潜像を現像する接触現像方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、一成分現像剤を回転可能な現像剤担持体である現像ローラに担持して像担持体（電子写真感光体）に接触させて像担持体に形成されている静電潜像を現像する接触現像方式が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、画像形成動作を繰り返すと現像剤が劣化し、現像ローラに対する規制部材による現像剤の規制が適切に行われなくなり、現像ローラ上の現像剤量が上昇し、規制不良といった画像不良が発生した。また、劣化した現像剤が現像ローラの表面に融着し、スジ上の濃度ムラといった画像不良が発生した。
【０００４】
これらの画像不良は、画像形成動作を繰り返すことで、現像ローラ上の現像剤が入れ替わることなく、現像ローラと規制部材との間、現像ローラと弾性部材との間で、現像剤が繰り返し摺擦され、劣化することに起因する問題である。上記において弾性部材は現像ローラに対して接触して現像剤を供給する弾性を有する回転可能な現像剤供給部材である。
【０００５】
このため、特許文献１に記載のように転写材に転写する画像形成の間隔で像担持体に吐き出しトナー像を形成するシーケンスを設け、現像ローラ上の現像剤を消費し、繰り返し摺擦を解消し、画像不良を対策するといったものが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように繰り返し摺擦の解消を、現像剤を像担持体に現像するシーケンスにて対策すると、正規に帯電した現像剤を無駄に消費してしまう。これは、近年の環境配慮、エコの観点から好ましいものではない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、一成分接触現像方式において、正規に帯電した現像剤を無駄に消費することなく、トナーの繰り返し摺擦に起因する画像不良を防止できる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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な像担持体と、帯電バイアスが印加されて前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段を含み前記像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成プロセス手段と、一成分現像剤を担持して前記像担持体に接触すると共に現像バイアスが印加されて前記静電潜像を現像剤像として現像する回転可能な現像剤担持体と、を有し記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、非画像形成中に、前記像担持体と前記現像剤担持体を接触させ、少なくとも前記帯電手段に印加する帯電バイアスと前記現像剤担持体に印加する現像バイアスの一つを画像形成中とは異なるバイアスにして前記像担持体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差を画像形成中よりも非画像形成中において大きくする制御モードを有し、前記電位差は放電開始電圧以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一成分接触現像方式において、正規に帯電した現像剤を無駄に消費することなく、トナーの繰り返し摺擦に起因する画像不良を防止できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１における現像装置の部分の拡大図であり、現像動作状態時を示している。
【図３】現像装置の非現像状態時を示している。
【図４】感光ドラムに対する接触後の現像ローラ上のトリボ分布を示す図である。
【図５】トナー除去補助シーケンスの制御タイミングチャートである。
【図６】制御フロー図である。
【図７】画像形成装置の動作工程図を示した。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の全体的な説明
図１は本実施例における画像形成装置１００の概略構成図である。この装置１００は一成分現像剤を担持した回転可能な現像剤担持体を像担持体に接触させて像担持体に形成されている静電潜像を現像する接触現像方式の画像形成装置である。より具体的には、この装置１００は電子写真画像形成プロセスを用いた複写機或いはプリンタであり、回転可能な像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。ドラム１は駆動機構（不図示）により矢印Ｒ１の反時計方向に本実施例においては１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードにて回転駆動される。
【００１４】
ドラム１の周囲にはドラム回転方向に沿って画像形成プロセス手段としての、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ユニット５、クリーニング装置６が配設されている。
【００１５】
帯電ローラ２はドラム１を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段としての導電性ローラである。ローラ２はドラム１に並行に配列されドラム１に所定の押圧力で当接されており、ドラム１の回転に従動して回転する。ローラ２の導電性の芯金に対して帯電バイアス印加電源Ｅ２から本実施例においては−１ｋＶの帯電バイアスが印加されることでドラム１の表面が−４５０Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電される。
【００１６】
露光装置３は本実施例においてはレーザースキャナユニットである。ユニット３は装置１００に装備されている画像読取装置あるいは外部ホスト装置１０２から制御回路部１０１に入力する電気的画像信号に対応して変調したレーザー光Ｌを出力して反射ミラー３ａを介してドラム１の帯電処理面を露光位置Ａにおいて走査露光する。これにより、ドラム表面の露光部の電位が減衰して明部電位Ｖｌとなり暗部電位Ｖｄとの静電コントラストにより露光パターンに対応した静電潜像がドラム表面に形成される。本実施例においては上記の帯電ローラ２とユニット３が潜像形成プロセス手段である。
【００１７】
ここで、制御回路部１０１は装置１０２や操作部（不図示）との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。したがって、装置１００の画像形成シーケンス制御やその他の各種の制御は全て制御回路部１０１によって実行される。
【００１８】
本実施例においては、静電潜像形成方式は、帯電したドラム面を画像情報部に対応して露光するイメージ露光方式としている。また、画像形成時のドラム１の表面電位は暗部電位がＶｄ＝−４５０Ｖ、明部電位がＶｌ＝−１００Ｖに設定されている。
【００１９】
上記のようにドラム１に形成された静電潜像が現像位置Ｃにおいて現像手段である現像装置４により現像剤像（トナー像）として現像される。本実施例における現像装置４は一成分現像剤として負帯電性のブラック色の非磁性一成分トナーを用いた接触現像装置である。この現像装置４については（２）項で詳述する。
【００２０】
ドラム１上のトナー像はドラム１の引き続く回転により転写位置Ｂに搬送されて転写ユニット５により記録媒体としての記録材Ｐに対して転写される。ユニット５は、エンドレスの静電搬送ベルト５１と、このベルト５１を懸回張設した４本の回転可能なベルト張架ローラ５２〜５５を有する。ローラ５２は転写ローラとして導電性ローラにしてあり、転写位置Ｂにおいてベルト５１を介してドラム１に対して所定の押圧力で圧接されている。ローラ５３は駆動ローラとしてあり、ローラ５２よりも記録材搬送方向下流側に配設されている。ローラ５４と５５はそれぞれローラ５３と５２の下側に配設されている。
【００２１】
ベルト５１はローラ５３が駆動されることで矢印Ｒ５１の時計方向にドラム１の回転速度に対応した速度でドラム１の回転に順方向に回転する。５６はローラ５４のベルト懸回部に配設したベルトクリーニング装置である。ベルト６１の外面にベルト回転方向に対してカウンタ方向となる向きで当接させた弾性クリーニングブレード５６ａを有する。このブレード５６ａによりベルト６１に付着したトナーが掻き落とされて除去される。
【００２２】
そして、給紙機構部（不図示）から記録材Ｐが所定の制御タイミングにて転写位置Ｂに導入されてドラム１とベルト５１との接触ニップ部に進入して挟持搬送される。記録材Ｐが転写位置Ｂを通過する間、ローラ５２には転写バイアス印加電源Ｅ５２からトナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）で所定電位の転写バイアスが印加される。
【００２３】
これにより、転写位置Ｂにおいてドラム１側のトナー像がベルト５１に担持されて搬送される記録材Ｐの表面に順次に静電転写される。転写位置Ｂを通過した記録材Ｐはベルト５１に担持されてドラム１の表面から分離されて搬送され、ローラ５３の部分においてベルト５１から曲率分離する。
【００２４】
また、転写位置Ｂで記録材Ｐに転写されずにドラム１面に残ったトナーは引き続くドラム１の回転によりクリーニング装置６に搬送されてドラム１の面から除去される。本実施例においてクリーニング装置６はドラム１の外面にドラム回転方向に対してカウンタ方向となる向きで当接させた弾性クリーニングブレード６１ａを有する。このブレード６１ａによりドラム１に付着したトナーが掻き落とされて除去され、ドラム１は繰り返して画像形成に供される。
【００２５】
また、ベルト５１から分離した記録材Ｐは定着装置７に導入される。定着装置７は本実施例においては熱ローラ方式であり、定着ローラ７１と加圧ローラ７２との圧接部である定着ニップ部に導入されて挟持搬送される。これにより、記録材上の未定着のトナー像が加熱・加圧されて固着画像として記録材に定着される。そして、記録材Ｐは定着装置１０を出て画像形成物として排出部（不図示）に排出される。
【００２６】
（２）現像装置４
図２は図１における現像装置４の部分の拡大図であり、現像動作状態時を示している。図３は非現像状態時を示している。本実施例において現像装置４は画像形成装置本体の所定の装着部に対して所定の要領にて着脱可能な現像カートリッジとして構成されている。この現像装置４は現像剤として負帯電性のブラック色の非磁性一成分トナーＴを用いた接触現像装置である。
【００２７】
現像装置４はトナーＴを収容した現像容器４１を有する。また、ドラム１に接触してトナーを供給して静電潜像を現像するための回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ４２を有する。また、このローラ４２に接触してトナーを供給するための回転可能な弾性発泡体で構成されている回転可能な現像剤供給部材としての供給ローラ４３を有する。また、このローラ４３によりローラ４２に供給されたトナーの量（トナー層厚）を規制すると共にトナーを正規の極性に帯電する現像剤規制部材としての規制ブレード４４を有する。
【００２８】
ローラ４２はφ１３（ｍｍ）、体積抵抗約１０Ｅ５Ω・ｃｍの弾性ローラであり、φ８（ｍｍ）の芯金４２ａの周りに同心一体にシリコンゴムを基層とした導電性弾性層４２ｂがローラ状に形成されている。また、その外周面には表層としてアクリル・ウレタン系ゴム層４２ｃがコートされている。このローラ４２は、現像容器４１の下部に設けられたドラム１に対する対向開口部４５において、ほぼ半周面を外部に露呈させて現像容器４１の対向側壁間に回転可能に軸受保持させて配設されている。
【００２９】
ローラ４３はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗約１０Ｅ８Ω・ｃｍの弾性発泡体ローラーであり、φ６（ｍｍ）の芯金４３ａの周りに同心一体に柔らかい連続気泡体からなる発泡表層たるウレタンスポンジ層４３ｂローラ状に形成されている。このローラ４３はローラ４２のドラム対向側とは反対側においてローラ４２に対して並行に配列され、現像容器４１の対向側壁間に回転可能に軸受保持させて配設されている。
【００３０】
本実施例では、ローラ４２の芯金４２ａの中心とローラ４３の芯金４３ａの中心との距離（以下、中心間距離）を１３ｍｍとている。そして、ローラ４２の表面がローラ４３のウレタンスポンジ層４３ｂを１ｍｍほどの侵入量で弾性に抗して押し込むようにローラ４２と４３とを設置している。ここで侵入量とは、ローラ４２の芯金４２ａの中心とローラ４３の芯金４３ａの中心との中心間を結ぶ線分上で、ローラ４３とローラ４２の外径の和から上記中心間距離を差し引いて２で割った長さである。
【００３１】
ブレード４４は、可撓性を持ったリン青銅板金から成り、一端を現像容器４１の開口部４５の上縁部に固定し、他端を自由端としてローラ４２に当接させている。ローラ４２の回転方向に対してカウンタ方向となる向きで、自由端近傍の平滑面がローラ４２の表面と摺擦するように配設されている。なお、本実施例では、リン青銅のブレード４４を採用したが、トナー量を規制し、トナーに対して適切な摩擦電荷を与えることができれば、ブレード４４の表面をポリアミドエラストマー等の樹脂にしても良い。
【００３２】
４６はローラ４２と現像容器４１の開口部４５の下縁部との隙間からのトナーの漏れを防止する洩れ防止シールである。シール４６は、先端部がローラ４２に対してのローラ４２の回転方向に対して順方向となる向きで接し、ローラ４２と開口部４５の下縁部との隙間を覆ってトナー洩れを防止する可撓性部材である。シール４６の基部は開口部４５の下縁部に固定されて現像容器４１に配設されている。
【００３３】
現像装置４は装置本体の所定の装着部に装着された状態において装置本体側に支持される軸部４７を中心に揺動可能であり、装置本体側のシフト機構１０３の動作により、図２の第１位置４Ａと図３の第２位置４Ｂとに揺動されて位置転換される。
【００３４】
現像装置４の第１位置４Ａはローラ４２がドラム１に対して現像位置Ｃにおいて所定の押圧力で接触した状態にされた位置である。本実施例においてはローラ４２がドラム１に対して４０μｍ侵入して接触する。現像装置４は装置１００の画像形成動作中（現像動作時）はこの第１位置４Ａに位置転換されて保持される。
【００３５】
現像装置４の第２位置４Ｂはローラ４２がドラム１から非接触に離間αした状態にされた位置である。現像装置４は装置１００の非画像形成時（非現像時）はこの第２位置４Ｂに位置転換されて保持される。
【００３６】
現像装置４は弾性付勢部材（不図示）により、常時、軸部４７を中心に図２の第１位置４Ａに位置転換されるように揺動付勢されている。シフト機構１０３は本実施例においては制御回路部１０１で制御される駆動源１０４により軸１０５ａの回転角が制御されて回転するカム１０５を有する。
【００３７】
カム１０５が図２のように縦向きの回転角姿勢にされると、カム１０５は現像容器４１に対して非当接となる。これにより、現像装置４は弾性付勢部材の付勢力で軸部４７を中心に図２の第１位置４Ａに回動して位置転換された状態に保持される。また、カム１０５が図３のように横向きの回転角姿勢にされると、カム１０５は現像容器４１に対して当接して押圧する。これにより、現像装置４は弾性付勢部材の付勢力に抗して軸部４７を中心に図３の第２位置４Ｂに回動して位置転換された状態に保持される。
【００３８】
また、現像装置４は装置本体の所定の装着部に装着された状態において、現像装置４が第１位置４Ａに位置している場合も第２位置４Ｂに位置している場合も現像装置４側の被駆動部と装置本体側の駆動部とが機械的に結合している。また、現像装置４側の受電部と装置本体側の給電部とが電気的に結合している。なお、上記の被駆動部、駆動部、受電部、給電部は図には省略した。
【００３９】
そして、装置１００の画像形成動作中は第１位置４Ａに位置転換されて保持された現像装置４に対して本体側駆動源１０６の駆動力が上記の駆動部と被駆動部を介して伝達される。これにより、ローラ４２とローラ４３がギアトレインなどの連動機構（不図示）を介してそれぞれ所定に回転駆動される。
【００４０】
本実施例においては、ローラ４２は図２において矢印Ｒ４２の時計方向に１６０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度（周速）で駆動される。ローラ４３は図２において矢印Ｒ４３の時計方向に１４０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で駆動される。ローラ４２とローラ４３の回転方向は両ローラ４２と４３の接触部においては互いに逆方向であり、ローラ４３はローラ４２に対して摺擦しながら回転する。
【００４１】
また、現像バイアス印加電源Ｅ４２から上記の給電部と受電部を介してローラ４２とローラ４３とに所定の現像バイアスが印加される。本実施例においては、現像バイアスとしてＶｄｃ＝−３００ＶのＤＣ電圧が印加される。また、ブレードバイアス印加電源Ｅ４４から電気的に結合している上記の給電部と受電部を介してブレード４４に所定のブレードバイアスが印加される。本実施例においては、ブレード４４にはローラ４２に対してΔ＝−２００ＶとなるようなＤＣ電圧が印加される。
【００４２】
ドラム１に形成された静電潜像の現像装置４による現像は、ローラ４２と４３が上記のように駆動され、またローラ４２と４３、及びブレード４４に上記のように所定のバイアスが印加され、かつ現像装置４が第１位置４Ａに移動された状態で実行される。ローラ４２は現像位置Ｃにおいてドラム１に接触しており、回転方向Ｒ４２はドラム１の回転方向Ｒ１に対して順方向である。
【００４３】
また、ローラ４２に接触してローラ４２にトナーを供給するローラ４３のローラ４２に対する接触部における回転方向はローラ４２の回転方向に対して逆方向（カウンタ方向）である。回転するローラ４２の周上には回転するローラ４３によってトナーが塗布され、その塗布トナーがブレード４４により薄層にコーティングされるとともに、正規の帯電極性（本実施例においては負極性）に帯電される。そのトナー薄層がローラ４２の引き続く回転により現像位置Ｃに搬送されてドラム１の面に適用される。
【００４４】
これにより、ローラ４２の周上のトナー薄層が現像位置Ｃにおいて静電潜像に対応して選択的にドラム面に転移する。本実施例においては静電潜像がトナー像として反転現像される。静電潜像の現像に供されなかったトナーはローラ４２の引き続く回転により現像容器４１内に戻し搬送される。そして、ローラ４３によりローラ４２の面から除去されるとともに、ローラ４２の面には再びローラ４３によってトナーが塗布される。この動作が繰り返されて、ドラム面の静電潜像の現像が実行される。
【００４５】
ローラ４２とローラ４３は駆動手段としての本体側駆動源１０６から駆動伝達されるため、同じタイミングで回転開始と停止が行なわれる。現像動作終了後は、現像装置４は所定の制御タイミングでシフト機構１０３が制御されることで第１位置４Ａから第２位置４Ｂに位置転換されて第２位置４Ｂに保持される。そして、ローラ４２と４３の駆動が停止され、またローラ４２と４３、ブレード４４に対するバイアス印加も停止される。この状態において次の現像動作まで待機する。
【００４６】
（３）トナーの繰り返し摺擦に起因する画像不良の防止対策
上記の画像形成装置において、規制不良やスジ状の濃度ムラと呼ばれる画像不良は、ローラ４２上のトナーがローラ４３により剥ぎ取られず、ローラ４２とブレード４４との間、及びローラ４２と４３との間で、繰り返し摺擦されることに起因するものである。
【００４７】
現像装置（現像カートリッジ）４が新品状態ならば、ローラ４３はローラ４２上のトナーを確実に剥ぎ取ることができるが、画像形成動作を繰り返すとトナーやローラ４３の劣化により、ローラ４３はローラ４２上のトナーを徐々に剥ぎ取れなくなる。
【００４８】
ここで、トナーがローラ４２に付着するために働く付着力は、トナーの帯電に依存しない非静電的付着力とトナーの帯電に起因する静電的付着力から構成される。一般に、静電的付着力は非静電的付着よりも大きいが、トナー劣化に伴いトナーを被う外添剤の被覆率が減少すると、非静電的付着力が大きくなる。一方、静電的付着力はトナーが劣化しても帯電しているためそれほど変わらない。
【００４９】
そのため、画像形成動作の繰り返しにより、ローラ４３による剥ぎ取り能力が低下し、剥ぎ取り能力よりもこれら２つの付着力の総和が大きくなる（剥ぎ取り能力＜付着力）と、ローラ４３はローラ４２上のトナーを徐々に掻き取れなくなる。
【００５０】
このような状態で、さらに画像形成動作を繰り返すと、ローラ４２とブレード４４との間、及びローラ４２とローラ４３との間で、トナーが繰り返し摺擦される。この繰り返し摺擦により、ブレード４４によるトナーの規制が適切に行われなくなり、ローラ４２上のトナー量が上昇し、規制不良といった画像不良となる。また、劣化したトナーがローラ４２の表面に融着し、ローラ４２上に均一なトナー薄層の形成ができなくなりスジ上の濃度ムラといった画像不良となる。
【００５１】
そこで、本実施例では、画像不良の原因であるトナーの繰り返し摺擦を引き起こすローラ４３の剥ぎ取り不足を防ぐために、ローラ４２上のトナーを効果的に除去するトナー除去補助シーケンスを用いることを特徴とする。
【００５２】
ここで、ドラム１とローラ４２とが接触状態で、ドラム１の表面電位とローラ４２に印加する現像バイアスとの電位差（Ｖｂａｃｋ）を変化させたときのローラ４２上のトナーの帯電電荷量を示すトリボ分布の変化について説明する。なお、帯電電荷量の測定は、HOSOKAWA MICRON製のE-SPART ANALYZER(MODEL EST-III)を用いて測定した。
【００５３】
図４はドラム１とローラ４２とが接触した状態で、Ｖｂａｃｋを変化させた時のドラム接触後のローラ４２上のトナーのトリボ分布を示すものである。ドラム１とローラ４２とが接触状態でＶｂａｃｋを２００Ｖから４００Ｖに変化させると電荷移動が起こり、ローラ４２上のトナーは正規帯電していたネガ成分が減少し、帯電していないゼロトリボ成分が増加している。
【００５４】
Ｖｂａｃｋ＝４００の時の帯電電荷量は、画像形成動作を繰り返した耐久後半のローラ４２上の帯電電荷量よりも十分に小さい。つまり、Ｖｂａｃｋを大きくすることで、ローラ４２へのトナー付着力の中で支配的な静電的付着力が急激に減少する。この現象を利用すると、画像形成動作を繰り返した耐久後半のトナーやローラ４３が劣化した場合でも、ローラ４３によるトナーの剥ぎ取り能力を付着力よりも大きくすることができる。
【００５５】
ただし、Ｖｂａｃｋはできるだけ大きいほうがより効果的であるが、注意点としてＶｂａｃｋは大きくすればするほど良いのではない。Ｖｂａｃｋを放電開始電圧以上にすると、放電が起こりトナーは逆にマイナスに帯電される。そのため、Ｖｂａｃｋの上限は放電開始電圧未満で放電しないギリギリの電圧である。
【００５６】
ここで、放電開始電圧とはトナーが乗った状態の現像ローラ42に電圧を印加して、ドラム1が帯電し始めた時の現像バイアスの電圧である。また、接触現像ではＶｂａｃｋを大きくすることで帯電していないゼロトリボ成分が増加するが、非接触現像（二成分現像を含む）では電荷移動ができないため上記作用は起こらない。
【００５７】
そこで、本実施例では、正規帯電したトナーを無駄に消費することなく、トナーの繰り返し摺擦に起因する画像不良を防止するために、図５に示すように、装置１００の非画像形成中にトナー除去補助シーケンスが実施される。以下に説明する装置１００の画像形成シーケンス制御、トナー除去補助シーケンス、その他の各種制御は予め設定された制御プログラムや参照テーブルに従って全て制御回路部１０１によって統括的に実行される。
【００５８】
本実施例では、トナー除去補助シーケンスは、装置１００の画像形成動作による出力記録材の積算枚数が所定枚数Ｎに達する毎に引き続きの画像形成動作を一時中断し、その中断した画像形成動作の非画像形成中に実行される。本実施例では、図６のように、出力記録材の積算枚数Ｎが５００枚に到達する毎にトナー除去補助シーケンスが実行される。
【００５９】
Ｉ：画像形成動作
通常の画像形成動作中は、ローラ２によってドラム１の表面電位を暗部電位Ｖｄ＝−４５０Ｖにし、ローラ４２に−３００Ｖの現像バイアスを印加する。本来ならば、画像形成時には印字情報及び画像情報に応じた露光が行われ、ドラム１の表面電位は明部電位Ｖｌとなるが、ここでは便宜上露光を行っていない場合を示している。ローラ４２とローラ４３は連動して回転している。
【００６０】
尚、画像形成動作中のＶｂａｃｋは、耐久を通して暗部電位Ｖｄ部にほとんど電荷を有しないトナーが転移するカブリと呼ばれる画像不良等の諸問題が発生しない電位差を選択している。この電位差は、温度や湿度の環境条件、画像形成条件等によって最適値は異なりおよそ５０〜２５０Ｖ程度が望ましい。
【００６１】
II：非画像形成動作
出力記録材の積算枚数Ｎが５００枚目に到達しその５００枚目の画像形成動作が終了したら、引き続きの画像形成動作を一時中断する。その中断状態時である非画像形成動作中にトナー除去補助シーケンスが実行される。非画像形成動作においては、ドラム１は引き続き駆動され、ローラ２による帯電がなされている。現像装置４は第１位置４Ａに保持されていて、ローラ４２と４３の駆動が続行されている。
【００６２】
１）時点Ｔ０〜Ｔ１
トナー除去補助シーケンス前の状態である時点Ｔ０からＴ１の間は、画像形成動作時と同じくドラム１の表面はローラ２により暗部電位Ｖｄ＝−４５０Ｖに帯電され、ローラ４２には−３００Ｖの現像バイアスが印加されている。尚、非画像形成動作時においてもローラ４３にはローラ４２と同電位のＤＣ電圧が印加される。
【００６３】
２）時点Ｔ１〜Ｔ２
Ｖｂａｃｋが大きくなるように本実施例ではＶｂａｃｋ＝４００となるようにローラ４２に印加する現像バイアスを−５０Ｖに切り換え（時点Ｔ１）、ドラム１とローラ４２は接触した状態でローラ４２上のトナーを剥ぎ取れるまで回転する。少なくとも、ドラム１に接触後のローラ４２がローラ４３に接触後、ローラ４２の１周分回転する。その際、ブレード４にはΔ＝−２００Ｖを維持するために−２５０Ｖのブレードバイアスを印加する。これにより、ローラ４２上の静電的付着力が減少し、ローラ４３はローラ４２上のトナーを確実に剥ぎ取ることができる。
【００６４】
同時に、Ｖｂａｃｋを画像形成動作時よりも大きくしたことにより、カブリと呼ばれる画像不良の原因となるほとんど電荷を有しない少量のトナーがドラム１に転移する。転移したトナーは引き続くドラム１の回転駆動により転写位置Ｂに搬送される。ユニット５のローラ５２には転写バイアスは印加しない。これにより、転写位置Ｂにおいてドラム１からベルト５１に転移するトナーはほとんどなく、トナーはドラム１に付着したまま転写位置Ｂを通過してクリーニング装置６に至り、ブレード６１ａによりドラム１から除去される。
【００６５】
また、転写位置Ｂにおいてドラム１からベルト５１にトナーが転移した場合においても、クリーニング装置５６のブレード５６ａによりベルト５１から除去される。よって、トナー除去補助シーケンスにおいて、ベルト５１を汚すことはなく、さらには記録材Ｐを汚すこともない。
【００６６】
III：画像形成動作の再開
トナー除去補助シーケンスを実行したら、積算枚数カウンタを０にリセットすると共に、現像バイアスを−３００Ｖに切り換え（時点Ｔ２）、一時中断した画像形成動作を再開させて設定枚数分の記録材が出力され終わるまで残りの画像形成動作を実行する。
【００６７】
VI：画像形成動作の終了
設定枚数分の最後の記録材が出力されたら、ドラム１の所定時間の回転後（後回転後）、シフト機構１０３により現像装置４を第１位置４Ａから第２位置４Ｂに位置転換させる（時点Ｔ３）。その後は帯電バイアス及び現像バイアスの印加を止めるタイミングで、ドラム１とローラ４２および４３の駆動を停止する（時点Ｔ４）。この状態において、装置１００は制御回路部１０１に次の画像形成開始信号が入力されるまで待機する。
【００６８】
以上のトナー除去シーケンスを含む動作を実行させて１００００枚の画像形成動作を繰り返した。その結果、規制不良と呼ばれる画像不良、及びローラ４２にトナーが融着することなく、それに由来するスジ状の濃度ムラといった画像不良が発生することはなく、良好な画像品質を維持することができた。また、Ｖｂａｃｋを大きくしているだけなので、現像に適さない画像不良に影響を与えるほとんど電荷を有しないトナーがドラム１に少量付着することはあるが、正規に帯電したトナーがドラム１に現像されないため無駄なトナー消費を抑えることができた。
【００６９】
本実施例では、画像形成動作を一時中断してＶｂａｃｋを大きくする制御を行ったが、画像不良が発生しないように非画像形成動作中にＶｂａｃｋを大きくする制御が条件である。トナーのローラ４２への付着力は温度や湿度等の環境条件に敏感なため、付着力＜剥ぎ取り能力となるように環境条件に応じてトナー除去補助シーケンスの制御を適宜変更すれば良い。
【００７０】
具体的には、装置１００が設置されている環境を検知する環境センサ（環境検知手段）１１０（図１）を配設する。制御回路部１０１には、予めの実験により定めた、各種環境条件と好適なＶｂａｃｋ値との相関に関する参照テーブルをメモリに入力しておく。制御回路部１０１はトナー除去補助シーケンスの実行時のＶｂａｃｋを、センサ１１０から入力する検知結果に応じて参照テーブルにおける好適なＶｂａｃｋに変更する。
【００７１】
また、本実施例ではローラ４２に印加する現像バイアスを切り換えることにより、Ｖｂａｃｋを大きくする制御をしたが、安定した帯電が可能であれば帯電ローラ２に印加する電圧を切り換えてドラム１の表面電位を変更してＶｂａｃｋを大きくしても良い。即ち、Ｖｂａｃｋの変更は、ローラ２に印加する帯電バイアスとローラ４２に印加する現像バイアスのどちらか一方或いは両方のバイアス値を変更する制御にてなされる。
【００７２】
Ｖｂａｃｋの大きさに関しては、放電開始電圧以下が条件であるため、必ずしもＶｂａｃｋ＝４００である必要はなく、画像形成時よりも大きく、放電が開始しない程度で適宜選択すれば良い。また、ローラ４２に流れる電流を検知する電流検知手段があれば、検知結果に応じてＶｂａｃｋの大きさを変更しても良い。
【００７３】
具体的には、ドラム１と現像バイアスが印加されたローラ４２とが接触した状態時のローラ４２に流れる電流値を検知する電流センサ１０７（図２）を配設する。制御回路部１０１には、予めの実験により定めた、ローラ４２に流れる電流値と好適なＶｂａｃｋとの相関に関する参照テーブルをメモリに入力しておく。制御回路部１０１はトナー除去補助シーケンスの実行時のＶｂａｃｋを、センサ１０７から入力する検知結果に応じて参照テーブルにおける好適なＶｂａｃｋに変更する。
【００７４】
上記をまとめと次のとおりである。記録媒体としての記録材Ｐに画像を形成する画像形成装置１００は、回転可能な像担持体としてのドラム１を有する。また、帯電バイアスが印加されてドラム１の表面を一様に帯電する帯電手段２を含みドラム１の表面に静電潜像を形成する潜像形成プロセス手段２、３を有する。また、一成分現像剤Ｔを担持してドラム１に接触すると共に現像バイアスが印加されて静電潜像を現像剤像として現像する回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ４２を有する。
【００７５】
そして、制御手段としての制御回路部１０１は次のような制御モード（トナー除去補助シーケンス）を有する。即ち、画像形成装置の非画像形成中に、ドラム１と現像ローラ４２を接触させる。そして、少なくとも帯電手段２に印加する帯電バイアスと現像ローラ４２に印加する現像バイアスの一つを画像形成中とは異なるバイアスにしてドラム１の表面電位と現像バイアスとの電位差を画像形成中よりも非画像形成中において大きくする制御モードである。
【００７６】
［実施例２］
第２の実施例について説明する。画像形成動作の繰り返しにより、トナーが劣化してくるとローラ４３による剥ぎ取り能力が低下する。そのため、ローラ４２の剥ぎ取り不足を防ぐために耐久後半においてトナー除去補助シーケンスの回数を増やす点が実施例１とは異なる。本実施例では、耐久枚数に応じて耐久枚数が多くなるほど、トナー除去補助シーケンスを実行する回数を増やす。
【００７７】
具体的には、現像装置（現像カートリッジ）４にはメモリタグ（記憶手段）１０８が配設されている。タグ１０８は装置本体側の通信手段（不図示）を介して制御回路部１０１と各種の情報の授受と記憶および記憶情報の更新等が可能である。記憶情報の一つとしてその現像装置４がそれまでに現像に供された耐久枚数情報と更新がある。即ち、タグ１０８はその現像装置４に収容されている現像剤とローラ４２の使用履歴が書き込まれて記憶されている。従って、タグ１０８は現像装置４内の現像剤の劣化状態を検知する現像剤劣化検知手段としても機能する。
【００７８】
また、制御回路部１０１またはタグ１０８には、予めの実験により定めた、現像装置４２の使用履歴と好適なＶｂａｃｋ、もしくはトナー除去補助シーケンスの好適な実行間隔との相関に関する参照テーブルを入力しておく。
【００７９】
制御回路部１０１はトナー除去補助シーケンスの実行時のＶｂａｃｋを、タグ１０８から読み取られる現像装置４２の使用履歴に応じて参照テーブルにおける好適なＶｂａｃｋに変更する。
【００８０】
また、制御回路部１０１はタグ１０８読み取られる現像装置４２の使用履歴に応じてトナー除去補助シーケンスを実行するタイミング、すなわち非画像形成中の時のＶｂａｃｋを画像形成中より大きくするタイミングを変更する。本実施例では１００００枚の画像形成動作を繰り返す間に、５０００枚までは１０００枚毎、５０００〜７５００枚までは５００枚毎、７５００枚〜１００００枚までは３００枚毎にトナー除去補助シーケンスを実行する。
【００８１】
これにより１００００枚の画像形成動作を繰り返しても、規制不良と呼ばれる画像不良、及びローラ４２にトナーが融着することなく、それに由来するスジ状の濃度ムラといった画像不良が発生することはなく、良好な画像品質を維持することができた。
【００８２】
本実施例では、耐久後半においてトナー除去補助シーケンスを実行するタイミングを変更したが、耐久後半のローラ４３の剥ぎ取り不足を防ぐためにトナー除去補助シーケンスの時間を長くするように変更しても良い。即ち、制御回路部１０１は現像剤Ｔとローラ４２の使用履歴に応じて、非画像形成中のＶｂａｃｋを画像形成中よりも大きくする時間を変更する。
【００８３】
また、トナー除去補助シーケンスを実行するタイミングや実行する時間は、画像不良が発生しないように適宜選択することができる。
【００８４】
また、本実施例では、耐久枚数に応じてトナー除去補助シーケンスを実行するタイミングを変更したが、ローラ４２の回転数等、トナーやローラ４２の使用履歴がわかるものであれば耐久枚数以外でも良い。さらに、使用履歴に応じてＶｂａｃｋの大きさを変更しても良い。
【００８５】
また、ブレード４４に流れる電流値を検知する電流検知手段１０９（図２）等、トナーの劣化状態を検知できる現像剤劣化検知手段を設け、検知結果に応じて、トナー除去補助シーケンスを実行するタイミングや実行する時間を変更しても良い。さらに、画像不良が出ないように劣化状態に応じてＶｂａｃｋの大きさを変更しても良い。
【００８６】
本実施例では、画像形成動作を中断してＶｂａｃｋを大きくする制御を行ったが、画像不良が発生しないように非画像形成中にＶｂａｃｋを大きくする制御が条件である。そのため、画像形成動作前の装置１００の前回転中や画像形成後の後回転中にＶｂａｃｋを大きくするシーケンスを設けても良い。ここで、図７に装置１００の動作工程図を示した。
【００８７】
１）前多回転工程：装置１００の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。装置１００のメイン電源スイッチのＯＮにより、装置１００のメインモータ（不図示）を起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【００８８】
２）スタンバイ：所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動を停止させて、画像形成開始信号（プリントジョブスタート信号）が入力されるまで装置１００をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００８９】
３）前回転工程：画像形成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画像形成前動作を実行する期間である。より実際的は、ａ：画像形成装置が画像形成開始信号を受信、ｂ：フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、ｃ：前回転工程開始、という順序になる。なお、前記１）の前多回転工程中に画像形成開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、前記２）のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。
【００９０】
４）画像形成動作：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。連続画像形成ジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。
【００９１】
５）紙間工程：連続画像形成ジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。
【００９２】
６）後回転工程：１枚だけの画像形成ジョブの場合にその画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続画像形成ジョブの場合にその連続画像形成ジョブの最後の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の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器の画像形成ジョブ後動作を実行する期間である。
【００９３】
７）スタンバイ：所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次の画像形成開始信号が入力されるまで装置１００をスタンバイ状態に保持する。
【００９４】
上記において、４）の画像形成実行時が画像形成動作時であり、１）の前多回転工程時、３）の前回転工程時、５）の紙間工程時、６）の後回転工程時や、画像形成動作の任意の中断期間が非画像形成動作時である。また、非画像形成動作時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時、中断時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
【００９５】
［その他の事項］
１）画像形成装置の画像形成プロセスは電子写真プロセスに限られない、像担持体として静電記録誘電体を用いる静電記録プロセスなどであってもよい。
【００９６】
２）現像装置４は現像剤補給装置から現像剤が適時適量補給される構成であってもよい。
【００９７】
３）少なくともドラム１と現像装置４とを一括して装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることもできる。
【００９８】
各画像形成部の現像装置はそれぞれ単独で装置本体に対して着脱可能な現像カートリッジとすることができる。また、少なくとも像担持体と現像装置とを一括して装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００・・画像形成装置、１・・像担持体（ドラム）、２・・帯電手段（帯電ローラ）、３・・露光装置、４２・・現像剤担持体（現像ローラ）、Ｔ・・一成分現像剤、Ｐ・・記録媒体（記録材）
【図６】
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【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７】
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