(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、前記像担持体の帯電の前に現像バイアスが印加され、且つ前記像担持体に対向して回転可能に支持される現像剤担持体を有する現像手段とを備え、トナー像を転写紙に転写して定着する画像形成装置において、
前記現像剤担持体の表面の線速度は、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで異なり、
像担持体駆動立ち上がり時は、前記像担持体の表面の線速度に対する前記現像剤担持体の表面の線速度の比を現像剤担持体感光体線速比としたとき、現像剤担持体感光体線速比は０．９から１．１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、前記像担持体の帯電の前に現像バイアスが印加され、且つ前記像担持体に対向して回転可能に支持される現像剤担持体を有する現像手段と、前記像担持体のトナーを除去するクリーニング手段とを備え、トナー像を転写紙に転写して定着する画像形成装置において、
現像剤のトナー体積平均粒径は４μｍから９μｍであり、
前記現像剤担持体の表面の線速度は、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで異なり、像担持体駆動立ち上がり時は像担持体の表面の線速度に対する現像剤担持体の表面の線速度の比を現像剤担持体感光体線速比としたとき、現像剤担持体感光体線速比は０．９から１．１であり、
前記クリーニング手段は像担持体上にクリーニングブレードを圧接して像担持体駆動立ち上がり時に前記像担持体に付着するトナーを除去することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
画像形成時の現像剤担持体感光体線速比は、像担持体駆動立ち上がり時の現像剤担持体感光体線速比より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像剤は、トナーとキャリアの２成分現像剤であり、トナー粒子を重合反応で造る重合法で製造されたものであることを特徴とする請求項１、２または３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】
本発明は画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成装置の像担持体駆動立ち上がり時に、像担持体へトナーが付着し難い画像形成装置、さらに画像形成装置の像担持体駆動立ち上がり時に、像担持体へ付着するトナーのクリーニング性のよい画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置の一例を説明する。画像形成装置は像担持体を負に帯電させた後、レーザー光によって零電位に近い潜像を形成し、像担持体の極性と同じ負の現像バイアス電圧を印加した現像剤担持体によって像担持体上の潜像を現像した後、転写紙に転写し、分離してトナー像を定着しプリント画像を得るようになっている。
【０００３】
この画像形成装置では、トナーとキャリアの２成分現像剤が用いられ、現像剤担持体の表面にトナー粒子を付着させたキャリアを保持し、現像領域に搬送して像担持体にトナーを付着させ現像を行う。像担持体の帯電の前に現像バイアスを印加することにより、像担持体が帯電し現像剤担持体が零電位となることにより像担持体上にキャリアが付着するのを防止している。また、像担持体表面の線速度に対する現像剤担持体表面の線速度の現像剤担持体感光体線速比（線速比ともいう）は、像担持体駆動立ち上がり時も、画像形成時も同じである。
【０００４】
図８は従来の画像形成装置の像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時における線速比等のタイムチャートである。詳しくは、図８（イ）は像担持体の線速度Ｖｐ、図８（ロ）は現像剤担持体の線速度Ｖｓ、図８（ハ）は現像剤担持体感光体線速比Ｃ、図８（ニ）は像担持体の帯電の有無、図８（ホ）は現像バイアスの印加有無のそれぞれのタイムチャートを示している。図８に示すように、現像剤担持体の線速度Ｖｓは、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで同じであり、像担持体表面の線速度Ｖｐに対する現像剤担持体表面の線速度Ｖｓの比を現像剤担持体感光体線速比Ｃとしたとき、Ｃ＝Ｖｓ／Ｖｐとなる。線速比Ｃは約１．７となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の課題として、像担持体駆動立ち上がり時に、現像剤担持体の現像バイアスはすでに印加しており、一方、帯電されていない像担持体表面の領域で電位差により、多くのトナーが像担持体側に付着し、所謂黒帯となる。この付着した多くのトナーを像担持体より全て確実に除去しなければならないという問題がある。
【０００６】
第１発明の目的は、像担持体駆動立ち上がり時、像担持体の帯電の前に現像バイアスを印加することによる像担持体へのトナー付着を少なくして、安定した画質が得られる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、従来技術の他の課題として、像担持体に付着したトナーをクリーニングブレードで除去しても、トナーが像担持体の表面とクリーニングブレードとの隙間を通り、トナーがすり抜けて十分にトナーを除去できないことがあり、また、クリーニングブレードを像担持体に強く圧接させるとクリーニングブレードがすぐに摩耗して耐久性に乏しく、クリーニングブレードの摩耗が進むとトナーのすり抜けが多くなるという問題がある。
【０００８】
第２発明の目的は、像担持体駆動立ち上がり時、像担持体の帯電の前に現像バイアスを印加することによる像担持体へのトナー付着を少なくし、さらに、像担持体に付着するトナーのクリーニング性、耐久性をよくして、安定した画質が得られる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の第１発明の目的は下記の手段により達成できる。
【００１０】
（１）静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、前記像担持体の帯電の前に現像バイアスが印加され、且つ前記像担持体に対向して回転可能に支持される現像剤担持体を有する現像手段とを備え、トナー像を転写紙に転写して定着する画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面の線速度は、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで異なり、像担持体駆動立ち上がり時は、前記像担持体の表面の線速度に対する前記現像剤担持体の表面の線速度の比を現像剤担持体感光体線速比としたとき、現像剤担持体感光体線速比は０．９から１．１であることを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
上記の第２発明の目的は下記の手段により達成できる。
（２）静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、前記像担持体の帯電の前に現像バイアスが印加され、且つ前記像担持体に対向して回転可能に支持される現像剤担持体を有する現像手段と、前記像担持体のトナーを除去するクリーニング手段とを備え、トナー像を転写紙に転写して定着する画像形成装置において、現像剤のトナー体積平均粒径は４μｍから９μｍであり、前記現像剤担持体の表面の線速度は、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで異なり、像担持体駆動立ち上がり時は像担持体の表面の線速度に対する現像剤担持体の表面の線速度の比を現像剤担持体感光体線速比としたとき、現像剤担持体感光体線速比は０．９から１．１であり、前記クリーニング手段は像担持体上にクリーニングブレードを圧接して像担持体駆動立ち上がり時に前記像担持体に付着するトナーを除去することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
請求項１、３、４に係わる実施の形態の画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は実施の形態１に係わる画像形成装置の構成を示す断面図、図２は図１のクリーニング手段の構成を示す断面図とブレードの拡大断面図、図３は実施の形態１に係わる画像形成装置の一部の電気的構成を示す図である。
【００１３】
図１において、画像形成装置は、自動原稿搬送装置ＲＡＤＦ、原稿読み取り手段１、帯電手段２２、像担持体２１、露光手段３、現像手段２３、定着手段７、クリーニング手段２６０、トナー回収部２７等で構成されている。
【００１４】
自動原稿搬送装置ＲＡＤＦは原稿を自動的に搬送し、画像読み取りを行う装置である。また、原稿読み取り手段１は載置台１１に置かれた原稿をミラーユニット１４、１５、結像レンズ１６を通りＣＣＤ１７で読み取る。
【００１５】
露光手段３はポリゴンミラー３ａ、ミラー３ｂ、さらに図示しないレーザ発生器等から構成され、レーザ発生器より投射されたレーザビームがポリゴンミラー３ａの回転作動により、ミラー３６を介して像担持体２１に走査露光し、画像の静電潜像を形成する。帯電手段２２は像担持体２１を帯電させ、像担持体２１は静電潜像を担持する。
【００１６】
現像手段２３は像担持体２１に対向して回転可能に支持された現像剤担持体２３１を有し、その周面に担持したトナーをバイアス電圧の印加により像担持体２１の露光部に付着させ、現像を行う。なお、現像剤補給手段２８は現像剤を補給し、現像剤中間補給手段２９は現像剤を一時貯蔵して現像手段２３に供給する。
【００１７】
クリーニング手段２６０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、また、クリーニングブレード２６はブレード２６ａ、重錘２６ｂ、支持部材２６ｃで一体的に構成され、クリーニングブレード２６は保持軸２６ｄの周りに回動自在となっている。重錘２６ｂの重りによりブレード２６ａの先端が像担持体２１に圧接している。なお、図中で寸法ａは２ｍｍ、寸法ｂは３０ｍｍ、寸法ｃは９ｍｍ、寸法ｄは３２ｍｍであり、角度θは１９度となっている。さらに、ブレード２６ａの先端部分は面取りされ、寸法Ｌは面取りの長さであり、摩耗してくると大きくなってくる。クリーニングブレード２６により、現像剤の主にトナーを除去するが、キャリアが付着した場合でもこれを除去する。
【００１８】
トナー回収部２７はクリーニング手段２６０の下方に配置され、像担持体上に付着したトナーの一部がブレード２７ａにより除去され、トナー回収容器２７ｃに集められ、搬送スクリュー２７ｂと搬送スクリュー２７ｄにより現像手段２３（図１）に回収される。
【００１９】
次に、画像形成装置の一部の電気的構成について説明する。図３において、２Ａは電気関係ブロックである。電気関係ブロック２Ａは、帯電手段２２と現像手段２３の高圧電源供給、現像剤担持体２３１を駆動するモータ２３４の回転速度の可変制御、像担持体２１を駆動するモータ２１１の回転速度の制御、さらに、現像剤補給手段２８と現像剤中間補給手段２９の制御等を行う。
【００２０】
ここで、線速比等について図４により説明する。図４は実施の形態１に係わる画像形成装置における像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時との線速比等を示すタイムチャートである。さらに詳しくは、図４（イ）は像担持体の線速度Ｖｐ、図４（ロ）は現像剤担持体の線速度Ｖｓ、図４（ハ）は現像剤担持体感光体線速比Ｃ、図４（ニ）は像担持体の帯電有無、図４（ホ）は現像バイアスの印加有無をそれぞれ示している。図４において、現像剤担持体の線速度Ｖｓは、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで異なり、像担持体の駆動立ち上がり時では、線速比Ｃは０．９から１．１とし、画像形成時では、線速比Ｃは１．６から１．８としている。このことにより、像担持体の駆動立ち上がり時の像担持体へのトナー付着を少なくして、且つ画像形成時において、像担持体の潜像へのトナー付着を良好なものにしている。
【００２１】
ここで、像担持体駆動立ち上がり時のトナー付着量の実験結果について説明する。線速比Ｃを変化させて、像担持体上のトナー付着量を調べた。図５は線速比Ｃと像担持体上のトナー付着量との関係を示す図で、横軸は現像剤担持体感光体線速比Ｃ、縦軸は像担持体上のトナー付着量をそれぞれ示している。Ｑで示す線速比Ｃが０．９から１．１の範囲で、線速比Ｃは像担持体へのトナー付着量が少なくなっている。また、線速比Ｃが０．８以下になると、像担持体にキャリアが付着するようになる。
【００２２】
ここで、この画像形成装置で使用される現像剤について説明する。現像剤はトナーとキャリアの２成分からなる。小粒径で、粒度分布が狭く、粒子形状の揃ったものが造りやすいことから、トナー粒子を重合反応時に造る重合法により製造されることが望ましい。
【００２３】
ここで、実施の形態１に係わる画像形成装置の主な作用について図１、図２、図３を参照して説明する。最初に、現像剤担持体２３１に現像バイアスを印加させる。像担持体２１と現像剤担持体２３１とを回転させ、線速比Ｃを１．０にする。像担持体２１が無帯電で、現像担持体は現像バイアスが印加しているので、像担持体２１にトナー付着するが、図５に示すようにトナーの付着は少ない。この付着したトナーはクリーニングブレード２６により除去される。像担持体２１に帯電器２２の放電により電圧を印加する。
【００２４】
次に、画像形成時には、線速比Ｃは１．７となり、像担持体２１は露光手段１２により露光され静電潜像が形成され、静電潜像は現像手段２３によりトナー像となる。トナー像の形成に並行して、給紙カセット５の転写紙Ｐは送出ローラ５１の作動により給紙され、搬送ローラを経てタイミングローラ５２に給送され一旦停止する。
【００２５】
像担持体２１上のトナー像は転写部２４でトナー像は転写紙Ｐ側に転写される。転写紙Ｐは分離部２５で像担持体２１より分離し、搬送ベルト６を介して定着装置７に搬送され、トナーを溶着した後に排紙ローラ８を介してトレイに排紙される。なお、転写紙Ｐを分離した像担持体２１は、クリーニングブレード２６により残留トナーが除去されて次の画像形成のプロセスに入るようになっている。
【００２６】
以上のように、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を異なるようにし、さらに、像担持体駆動立ち上がり時では線速比を０．９から１．１としたので、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を別々に決めることができ、像担持体駆動立ち上がり時では現像剤担持体の現像バイアス印加によるトナー付着を少なくすることが出来るようになる。
【００２７】
（実施の形態２）
次に、請求項２、３、４に係わる実施の形態の画像形成装置について図面を参照して説明する。実施の形態１と機構的に同じ部分については、同一符号を付け一部説明を省略する。図６は実施の形態２に係わる画像形成装置の一部の電気的構成を示す図である。画像形成装置の構成は、図１、図２に示す機構においてトナーの体積平均粒径を規定しているが詳しくは後述する。
【００２８】
図６において、電気関係ブロック２Ｂはトナーの体積平均粒径が４μｍから９μｍに適した制御を行う以外は機構的に実施の形態１の電気関係ブロック２Ａと同様である。
【００２９】
実施の形態１と同様に、像担持体２１の駆動立ち上がり時において、線速比Ｃは０．９から１．１とし、画像形成時での線速比Ｃは１．６から１．８としている。
【００３０】
クリーニング手段２６０は、実施の形態１のクリーニング手段と機構的に同じであるが、所定のトナー粒径を使用したとき、トナーのクリーニングブレードと像担持体の間のすり抜けが少なく、またクリーニングブレードの耐久性がよくなっている。
【００３１】
ここで、トナー粒径とクリーニングの関係に関する実験結果について説明する。像担持体駆動立ち上がり時での線速比Ｃを１．０にして、トナー粒径６μｍ、９μｍにおけるトナーのすり抜けとクリーニングの耐久性を実験した。図７は各トナー粒径に対する像担持体上のトナーのすり抜けに関する図である。図７において、横軸はブレード荷重、縦軸はブレードの寸法Ｌの摩耗による変化を示している。図７（ａ）はトナーの体積平均粒径が６μｍでのトナーのブレード２６ａと像担持体２１との間のトナーすり抜けの有無を示している。図７（ｂ）はトナーの体積平均粒径が９μｍでのトナーのブレード２６ａと像担持体２１との間のトナーすり抜けの有無を示している。ブレード荷重が小さいと、トナーはすり抜けが多くなり、逆に、ブレード荷重が大きいと、トナーはすり抜け難くなる。また、ブレードが摩耗してくると、ブレード荷重が大きくても、すり抜けが生じるようになる。各トナーの粒径に適したブレード荷重にすることにより、トナーのすり抜けを防止し、且つブレードの耐久性を向上させることができる。
【００３２】
次に、像担持体駆動立ち上がり時における線速比Ｃの違いによるクリーニングの耐久実験について説明する。実験は実施の形態２の画像形成装置を使用して、トナーの粒径を同じにして、線速比Ｃのみを変化させて耐久試験を行った結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004007065.tif 000002
【００３４】
表１に示すように、線速比Ｃが０．９の近傍にある０．９５、１．０、および１．１の近傍にある１．０５においてクリーニングの耐久が良好である。線速比Ｃの下限は、表１および前述の図５より０．９であり、また、線速比の上限は、同様にして表１および図５より１．１である。範囲の下限を超えると、キャリア付着が発生し、ブレード、像担持体等の摩耗が多くなり耐久性がなくなる。逆に、この範囲の上限を超えると、トナー付着が多くなり耐久性が悪くなる。
【００３５】
ここで、この画像形成装置で使用される現像剤について説明する。現像剤はトナーとキャリアの２成分からなる。小粒径で、粒度分布が狭く、粒子形状の揃ったものが造りやすいことから、トナー粒子を重合反応時に造る重合法により製造されることが望ましい。
【００３６】
トナーの体積平均粒径（単にトナー粒径ともいう）は４μｍから９μｍである。トナーの体積平均粒径は透過型電子顕微鏡観察によって観察し、画像解析により測定される。この範囲の上限を超えると、トナー粒径が大きくなりすぎ高画質が得られなくなり、逆に、この範囲の下限を超えると、ブレード２６ａと像担持体２１との間をトナーが通り抜けて、クリーニング性が悪くなる。トナーの体積平均粒径は好ましくは、６μｍから８μｍである。
【００３７】
次に、実施の形態１の画像形成装置の作用について図１、図２、図６を参照して説明する。最初に現像剤担持体２３１に現像バイアスが印加する。像担持体２１と現像剤担持体２３１とを回転させ、線速比Ｃ１を１．０にする。最初は、像担持体２１が無帯電で、現像剤担持体は現像バイアスが印加しているので像担持体２１にトナーが付着する。この付着したトナーはブレード２６ａで除去される。像担持体２１は図６において時計方向への回動によって、像担持体２１に帯電器２２の放電により電圧を印加する。
【００３８】
画像形成時では、線速比Ｃは１．７となり、像担持体は露光手段１２により露光され静電潜像が形成され、静電潜像は現像手段２３によりトナー像となる。
【００３９】
トナー像の形成に並行して、給紙カセット５の転写紙は送出ローラ５１の作動により給紙され、搬送ローラを経てタイミングローラ５２に給送され一旦停止する。
【００４０】
像担持体２１上のトナー像は転写部２４で、トナー像は転写紙Ｐ側に転写される。転写紙Ｐは分離部２５で像担持体２１より分離し、搬送ベルト６を介して定着装置７に搬送される。トナーを溶着した後に排紙ローラ８を介してトレイに排紙される。
【００４１】
なお、転写紙Ｐを分離した像担持体２１は、クリーニングブレード２６により残留トナーが除去されて次の画像形成のプロセスに入るようになっている。
【００４２】
以上のように、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を異なるようにし、さらに、像担持体駆動立ち上がり時では線速比を０．９から１．１とし、トナー体積平均粒径を４μｍから９μｍとしたので、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を別々に決めることができ、像担持体駆動立ち上がり時では現像剤担持体の現像バイアス印加によるトナー付着を少なく出来るようになる。さらに、画質を損なうことなく、像担持体に付着したトナーのクリーニング性がよく、ブレードや像担持体の耐久性がよくなる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように構成したので下記のような効果を奏する。
【００４４】
請求項１に記載の発明によれば、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を異なるようにし、さらに、像担持体駆動立ち上がり時では線速比を０．９から１．１としたので、像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時とで線速比を別々に決めることができ、像担持体駆動立ち上がり時では現像剤担持体の現像バイアス印加によるトナー付着を少なく出来るようになった。
【００４５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の構成に加え、トナー体積平均粒径を４μｍから９μｍとしたので、画質を損なうことなく、請求項１に記載の効果に加え、像担持体に付着したトナーのクリーニング性がよく、ブレード、像担持体の耐久性がよくなった。
【００４６】
請求項３に記載の発明によれば、画像形成時での像担持体の表面の線速度に対する現像剤担持体の表面の線速度の比である線速比は、像担持体駆動立ち上がり時での線速比より大きいので、画像形成時に、像担持体上潜像の現像が良好となった。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、現像剤は、トナーとキャリアの２成分現像剤であり、トナー粒子を重合反応で造る重合法で製造されたもので、小粒径で、粒度分布が狭く、粒子形状の揃ったものが造りやすく、良好な画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係わる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のクリーニング手段の構成の断面図とブレードの拡大断面図である。
【図３】実施の形態１に係わる画像形成装置の一部の電気的構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係わる画像形成装置における像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時との線速比等を示すタイムチャートである。
【図５】線速比と像担持体上のトナー付着量との関係を示す図である。
【図６】実施の形態２に係わる画像形成装置の一部の電気的構成を示す図である。
【図７】各トナー粒径に対する像担持体上のトナーすり抜けに関する図である。
【図８】従来の画像形成装置の像担持体駆動立ち上がり時と画像形成時における線速比等のタイムチャートである。
【符号の説明】
２１  像担持体
２２  帯電手段
２３  現像手段
２３１  現像剤担持体
２６０  クリーニング手段
２６  クリーニングブレード
２６ａ  ブレード
２６ｂ  重錘
２６ｃ  支持部材
２６ｄ  保持軸
３  露光手段
Ｐ  転写紙
Ｖｐ  像担持体の線速度
Ｖｓ  現像剤担持体の線速度
Ｃ  現像剤担持体感光体線速比（線速比）
【図１】
0004007065.tif 000003
【図２】
0004007065.tif 000004
【図３】
0004007065.tif 000005
【図４】
0004007065.tif 000006
【図５】
0004007065.tif 000007
【図６】
0004007065.tif 000008
【図７】
0004007065.tif 000009
【図８】
0004007065.tif 000010