(57)【要約】【課題】本発明の目的は、現像ローラ上の白後と黒後のトリボ差により発生する現像ゴーストを軽減した、高画質な画像形成装置を提供することである。【解決手段】現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、現像剤担持体に当接して現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、を備える現像装置と、現像剤担持体にバイアスを印加する第１電源と規制部材にバイアスを印加する第２電源を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、制御手段は、同一の記録材における現像動作開始から現像動作終了までの間、規制部材と現像剤担持体との当接部の現像剤に規制部材から現像剤担持体に付勢される力が働くように現像剤担持体と規制部材の間に電位差を設ける制御を行い、かつ、現像動作開始よりも現像動作終了の方が、規制部材から現像剤担持体に現像剤が付勢される力が強く働くように電位差を設ける制御を行う。【選択図】    図３
2017120396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、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当接して前記現像剤担持体が担持する現像剤の量を規制する規制部材と、を備える現像装置と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加する第１電源と、
前記規制部材にバイアスを印加する第２電源と、
前記第１及び第２電源を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、同一の記録材における現像動作開始から現像動作終了までの間、前記規制部材と前記現像剤担持体との当接部の現像剤に前記規制部材から前記現像剤担持体に付勢される力が働くように前記現像剤担持体と前記規制部材の間に電位差を設ける制御を行い、かつ、前記現像動作開始よりも前記現像動作終了の方が、前記規制部材から前記現像剤担持体に前記現像剤が付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、複数枚の記録材に連続して記録を行う場合に、
同一の記録材において、前記現像動作開始よりも前記現像動作終了の方が、前記規制部材から前記現像剤担持体に前記現像剤が付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行い、前記現像動作終了後、前記現像動作開始時と同様にリセットし、他の記録材に記録する際において、繰り返し同じ制御を行う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】
前記制御手段は、複数枚の記録材に連続して記録を行う場合に、
記録材１枚目では、前記現像動作開始よりも前記現像動作終了の方が、前記規制部材から前記現像剤担持体に前記現像剤が付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行い、
記録材２枚目以降では、前記現像動作開始から前記現像動作終了までの間、前記現像剤担持体と前記規制部材の間の電位差が、前記記録材１枚目における前記現像動作終了の電位差と同じである制御を行う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】
更に、環境を検知する環境検知手段を有し、
前記制御手段は、前記環境検知手段の情報から低温低湿条件の環境下の場合に、
同一の記録材における現像動作開始から現像動作終了までの間、前記規制部材と前記現像剤担持体との当接部の現像剤に前記現像剤担持体から前記規制部材に付勢される力が働くように前記現像剤担持体と前記規制部材の間に電位差を設ける制御を行い、
前記現像動作終了には、前記当接部の現像剤に前記規制部材から前記現像剤担持体に付勢される力が働くように前記電位差を設ける制御を行い、
前記現像動作開始よりも前記現像動作終了の方が、前記規制部材から前記現像剤担持体に前記現像剤が付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行う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】
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体との接触部においてその表面が前記現像剤担持体の表面と同方向に移動する方向に回転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体との接触部においてその表面が前記現像剤担持体の表面と逆方向に移動する方向に回転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置あるいは静電記録装置の現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には現像装置が設けられている。現像装置には、主に現像剤を収納する現像剤容器の開口を閉塞し、一部を露出して配置される現像ローラと、現像ローラの表面に当接して現像ローラが搬送する現像剤を一定量にする現像剤量規制ブレードとが設けられている。
【０００３】
現像ローラの表面に付着した現像剤は、現像ローラの回転に伴い、現像剤量規制ブレード間を通過する際、現像ローラの表面からその余剰分が除去されて現像剤容器内に戻され、現像ローラ上に薄層として形成される。同時に、前記現像剤は、現像剤量規制ブレードとの摩擦により、摩擦電荷（以下、「トリボ」と呼ぶ）が付与される。そして、前記現像剤は、現像ローラの現像剤容器から露出する部分から像担持体である感光体ドラムとの近接領域である現像領域に搬送され、感光体ドラムに形成された静電潜像上へと移動する。
【０００４】
現像領域において使用されずに、現像ローラ上に残留するトナー（以下、「現像残トナー」と呼ぶ）は現像ローラと現像剤供給ローラとの機械的な摺擦により掻き取られる。それと同時に、現像剤供給ローラより現像ローラに現像剤が供給される。一方、現像剤供給ローラにより掻き取られた現像剤は、現像剤供給ローラ内部及びその周囲の現像剤と混合される。
【０００５】
従来、このような現像装置において、画像形成中の印字パターンによっては、背景色のハーフトーン濃度と、ベタ印字直後のハーフトーン濃度が異なる現象（以下、「現像ゴースト」と呼ぶ）が発生する場合があった。現像ゴーストは印字パターンの違いによる現像剤のトリボ差により発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、現像装置において発生する課題は、印字部における現像ローラ上のトナー（以下、「黒後」と呼ぶ）のトリボよりも、非印字部における現像ローラ上のトナー（以下、「白後」と呼ぶ）のトリボの方が相対的に高くなり、黒後の濃度が濃くなる現像ゴースト（以下、「現像ポジゴースト」と呼ぶ）であった。特許文献１においては現像ローラ上の現像剤のコートを安定化させるために、現像ローラ側と現像剤量規制ブレードの間に、現像剤量規制ブレードから現像ローラ側へ現像剤を付勢するような電位差を設けている。しかし、そのような電位差を設けていても、白後と黒後のトリボ差が生じてしまうために、現像ポジゴーストは発生してしまった。
【０００８】
本発明の目的は、現像ローラ上の白後と黒後のトリボ差によって発生する現像ゴーストを軽減した、高画質な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】
上記目的を達成するため、本発明は、現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、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当接して前記現像剤担持体が担持する現像剤の量を規制する規制部材と、を備える現像装置と、前記現像剤担持体にバイアスを印加する第１電源と、前記規制部材にバイアスを印加する第２電源と、前記第１及び第２電源を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、同一の記録材における現像動作開始から現像動作終了までの間、前記規制部材と前記現像剤担持体との当接部の現像剤に前記規制部材から前記現像剤担持体に付勢される力が働くように前記現像剤担持体と前記規制部材の間に電位差を設ける制御を行い、かつ、前記現像動作開始よりも前記現像動作終了の方が、前記規制部材から前記現像剤担持体に前記現像剤が付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤担持体上の白後と黒後のトリボ差よって発生する現像ゴーストの軽減が可能となる。これにより、高画質な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】画像形成装置の概略図である。
【図２】プロセスカートリッジの概略図である。
【図３】比較例１−１と比較した実施例１に係る画像形成装置の電圧制御のタイミングチャートである。
【図４】（ａ）（ｂ）は現像ポジゴーストの評価画像である。
【図５】実施例１と比較例１−１の現像ローラ上のトナー帯電量の測定結果である。
【図６】実施例１と比較した実施例２に係る画像形成装置の電圧制御のタイミングチャートである。
【図７】実施例１と比較した実施例３に係る画像形成装置の電圧制御のタイミングチャートである。
【図８】画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】実施例４に係るプロセスカートリッジの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。但し、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、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。
【００１３】
〔実施例１〕
（画像形成装置）
画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザービームプリンタ（電子写真画像形成装置）である。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読取装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。画像形成装置１００は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
【００１４】
各画像形成部は、感光体ドラム（像担持体）１とこれに作用するプロセス手段（帯電手段、現像手段、クリーニング手段）を一体に有するプロセスカートリッジ７をそれぞれ備えている。各画像形成部におけるプロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。
【００１５】
なお、本実施例では後述するように、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ４等を備えた現像ユニット３と、を有するプロセスカートリッジについて説明する。しかしこれに限らず、現像ユニット（現像装置）３が単独で画像形成装置本体に着脱可能な構成としても良い。
【００１６】
感光体ドラム１は、ドラム駆動手段Ｍ１により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲にはスキャナユニット（露光装置）３０が配置されている。スキャナユニット３０は、画像情報に基づきレーザを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段である。レーザ露光の書き出しは、主走査方向（記録材の搬送方向と直交する方向）では、走査ラインごとにＢＤと呼ばれるポリゴンスキャナ内の位置信号から行われる。一方で、副走査方向（記録材の搬送方向）では、記録材搬送路内のスイッチ（不図示）を起点とするＴＯＰ信号から所定の時間だけ遅延させて行われる。これにより、４つのプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、常に感光体ドラム１上の同じ位置に対してレーザ露光を行うことができる。
【００１７】
４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト３１が配置されている。
【００１８】
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト３１は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に循環移動（回転）する。
【００１９】
中間転写ベルト３１の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ３２が並設されている。そして、一次転写ローラ３２に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト３１上に転写（一次転写）される。
【００２０】
また、中間転写ベルト３１の外周面側において二次転写手段としての二次転写ローラ３３が配置されている。そして、二次転写ローラ３３に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト３１上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト３１上に各色のトナー像が順次、重ね合わせられて一次転写される。その後、中間転写ベルト３１の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部へと搬送される。そして、記録材１２を介して中間転写ベルト３１に当接している二次転写ローラ３３の作用によって、中間転写ベルト３１上の４色トナー像は、一括して記録材１２上に二次転写される。
【００２１】
トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置３４に搬送される。定着装置３４において記録材１２に熱および圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。
【００２２】
（プロセスカートリッジの構成）
本実施例の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジに全体構成について説明する。
【００２３】
図２は感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿ってみた本実施例のプロセスカートリッジ７の断面図である。尚、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は、収容している現像剤の種類（色）を除いて、実質的に同一である。
【００２４】
プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ４等を備えた現像ユニット３とを有する。
【００２５】
感光体ユニット１３には軸受（不図示）を介して感光体ドラム１が回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、ドラム駆動手段Ｍ１としての駆動モータの駆動力を受けることによって、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００２６】
また、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、帯電ローラ２、クリーニング部材６が配置されている。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加手段としての帯電バイアス電源（不図示）から、感光体ドラム１上に任意の電荷を載せられるのに十分なバイアスが印加される。本実施例では、感光体ドラム１上の電位（帯電電位Ｖｄ）が−５００Ｖとなるように印加するバイアスを設定した。
【００２７】
そして、スキャナユニット３０から画像情報に基づきレーザ光１１が照射され感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。本実施例では、画像形成時にレーザ光１１の光量を０．２μＪ／ｃｍ２とし、潜像電位が−１５０Ｖとなるように設定した。
【００２８】
一方、現像ユニット（現像装置）３は、現像室１８ａと現像剤収容室１８ｂを有し、現像剤収容室１８ｂは現像室１８ａの下方に配置されている。現像剤収容室１８ｂの内部には、トナー（現像剤）１０が収容されている。本実施例では、トナー１０の正規帯電極性は負極性であり、以下、負帯電性のトナーを用いた場合について説明する。しかし、本実施例は負帯電性のトナーに限定するものではない。
【００２９】
また、現像剤収容室１８ｂには、このトナー１０を現像室１８ａに搬送するための現像剤搬送部材２２が設けられており、矢印Ｇ方向へ回転することによってトナーを現像室１８ａへと搬送している。
【００３０】
現像室１８ａには、感光体ドラム１と接触し、現像駆動手段Ｍ２としての駆動モータの駆動力を受けることにより、図示矢印Ｄ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ４が設けられている。本実施例においては、現像ローラ４と感光体ドラム１とは、対向する接触部において互いの表面が同方向に移動するように回転する。また、現像ローラ４には現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源（不図示）から、感光体ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像、可視化するために十分なバイアスが印加される。
【００３１】
また、現像室１８ａの内部には、現像剤収容室１８ｂから搬送されたトナーを現像ローラ４に供給する現像剤供給部材としての供給ローラ５が配置されている。また、現像室１８ａの内部には、供給ローラ５により供給された現像ローラ４上のトナーのコート量を規制し、且つ、電荷付与を行うトナー量規制部材（以下、「規制ブレード」と呼ぶ）８が配置されている。
【００３２】
次に、現像ローラ４、供給ローラ５、規制部材８の構成について詳細に説明する。
【００３３】
現像ローラ４はφ１５ｍｍであって、φ６ｍｍの導電性の芯金上にシリコーンゴムを基層とし、その上にウレタンゴムを表層として形成したものを用いている。なお、現像ローラ４の体積抵抗としては１０４〜１０１２Ωの抵抗のものを用いることが可能である。
【００３４】
また、供給ローラ５は、φ１５ｍｍであって、φ６ｍｍの導電性芯金の外周に発泡体層を形成した導電性の弾性スポンジローラであり、その体積抵抗としては１０４〜１０８Ωのものを用いることが可能である。本実施例で用いた供給ローラ５の抵抗値は、４×１０６Ω、硬度が２００ｇｆのものを用いた。なお、本実施例における供給ローラ５の硬度は、長手幅５０ｍｍの平板を供給ローラ５の表面から１ｍｍ侵入させたときの荷重を測定した値である。
【００３５】
規制部材８は、厚さ０．１ｍｍの金属性のＳＵＳ板金であり、現像ローラ４に対して自由端が現像ローラ回転方向の上流側になるように接触配置されている。本実施例で用いた規制部材８はＳＵＳ板金の先端をＤローラ当接面側から切断加工したものを用いた。現像ローラ先端部分は切断加工により切断方向に曲がっており、曲率半径Ｒに相当する先端の曲がり量は０．０２ｍｍである。
【００３６】
現像ローラ４には現像バイアスの高圧電源（不図示）を用いて現像バイアスが印加される。また、供給ローラ５には供給ローラバイアスの高圧電源（不図示）を用いて供給ローラバイアスが、規制部材８には規制ブレードバイアスの高圧電源（不図示）を用いてブレードバイアスが印加される。
【００３７】
この際、供給ローラ５に印加されるバイアスの値から現像ローラ４に印加されるバイアスの値を引いた値が、トナーの正規帯電極性と同極性の場合、供給ローラ５と現像ローラ４の当接部のトナーには供給ローラ５から現像ローラ４へ付勢される方向の力が働く。また、供給ローラ５に印加されるバイアスの値から現像ローラ４に印加されるバイアスの値を引いた値が、トナーの正規帯電極性と逆極性の場合、トナーに現像ローラ４から供給ローラ５に付勢される力が働く。
【００３８】
例えば、現像バイアスが−３００Ｖ、供給ローラバイアスが−４００Ｖならば、その差は−１００Ｖとなり、供給ローラ５から現像ローラ４にトナーが付勢される。
【００３９】
供給ローラ５によって現像ローラ４に供給されたトナーは、現像ローラ４の矢印Ｄ方向への回転により、規制部材８と現像ローラ４との接触当接部へ侵入する。規制部材８と現像ローラ４との接触当接部に侵入したトナーは、現像ローラ４の表面と規制部材８との摺擦により摩擦帯電され、電荷を付与されると同時にその層厚が規制される。
【００４０】
この際、規制部材８に印加されるバイアスの値から現像ローラ４に印加されるバイアスの値を引いた値が、トナーの正規帯電極性と同極性の場合、規制部材８と現像ローラ４の当接部のトナーには規制部材８から現像ローラ４へ付勢される方向の力が働く。また、規制部材８に印加されるバイアスの値から現像ローラ４に印加されるバイアスの値を引いた値が、トナーの正規帯電極性と逆極性の場合、トナーに現像ローラ４から規制部材８に付勢される方向の力が働く。
【００４１】
トナーに規制部材８から現像ローラ４へ付勢される方向の力が強く働くほど、規制部材８と現像ローラ４との接触当接部における摺擦の力が強くなり、摩擦帯電が促進され、トナーに付与される電荷量は大きくなる。
【００４２】
層厚が規制された現像ローラ４上のトナーは、現像ローラ４の回転により感光体ドラム１との対向部に搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像とトナー像として現像、可視化する。
【００４３】
現像ローラ４上の現像残トナーは、現像ローラ４の回転によって供給ローラ５との接触当接部へ進入する。現像残トナーの一部は、現像ローラ４と供給ローラ５との機械的摺擦および現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差によって供給ローラ５に回収され、供給ローラ５内のトナー及び周囲のトナーと混合される。一方、供給ローラ５に回収されず現像ローラ４上に残留したトナーは、供給ローラ５との摺擦によって電荷付与されつつ、供給ローラ５から新たに供給されたトナー混合される。
【００４４】
なお、前記現像ローラ４、供給ローラ５、規制部材８のそれぞれにバイアスを印加する各電源の制御は、制御手段によって行う。ここで、図８を用いて、本実施例に係る画像形成装置の制御系について簡単に説明する。画像形成装置１００に設けられた制御手段としての制御部１５０は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ１５１、記憶素子であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１５２などを有して構成される。ＲＡＭには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部１５０は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する制御手段であり、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御しており、所定の作像シーケンス制御などを司る。制御部１５０には、画像形成装置１００における各制御対象が接続されている。例えば、制御部１５０には、現像ローラ４にバイアスを印加する第１電源Ｅ１、規制部材８にバイアスを印加する第２電源Ｅ２、供給ローラ５にバイアスを印加する第３電源Ｅ３、スキャナユニット（露光手段）３０などが接続されている。例えば、制御部１５０は、各電源を制御することで、現像ローラ４と供給ローラ５との間の電位差、及び現像ローラ４と規制部材８との間の電位差を制御する。この制御部１５０による制御については、図３に示すタイミングチャートを用いて後で説明する。
【００４５】
（現像ゴーストの発生メカニズム）
続いて、現像ゴーストの発生メカニズムについて説明する。
【００４６】
現像ゴーストは、黒後の現像ローラ４上のトナーの帯電量と、白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量が異なることにより発生する。トナーの白後と黒後のトナーの帯電量が異なるのは、それぞれのトナーの摩擦摺擦回数が異なることに起因する。白後の現像ローラ４上のトナーは、あらかじめ摩擦帯電された現像残トナーに対して現像ローラ４と規制部材８との当接部において摩擦摺擦による帯電量が加わる。一方、黒後の現像ローラ４上のトナーは、現像ローラ４と規制部材８との当接部において摩擦摺擦を一度行っただけの帯電量となる。この摩擦摺擦の回数の違いにより、白後のトナー帯電量は黒後のトナー帯電量と比較して高くなりやすい。
【００４７】
本実施例で現像ゴーストレベルの判定に用いた画像パターンは、ベタのパッチ画像に加え、ベタのパッチ画像の現像ローラ一周後にＸ-Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ  ５００による測定濃度が０．６となる一面ハーフトーンの画像を印字したパターンである。本実施例で本画像パターンにおけるベタのパッチ画像を印字した現像ローラ一周後のハーフトーン、つまり黒後に対応する位置では、現像ローラ上のトナーの帯電量が相対的に低い。従って、現像γ特性から、ハーフトーン部において現像ローラから現像されるトナー量が白後に対して相対的に多くなり、現像ポジゴーストが発生する。
【００４８】
また、現像ポジゴーストは画像前半に対して画像後端の方が悪化してしまうという問題があった。これは、白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量は、摩擦摺擦の回数により決まるため、画像後半まで白後が継続するとトナーの帯電量は非常に高くなる。一方で、黒後は摩擦摺擦を一度行っただけなので、画像前半であっても後半であってもその帯電量は一定である。したがって、画像が先端から後端に向かうにつれて白後と黒後の帯電量差は大きくなり、現像ポジゴーストは悪化してしまう。
【００４９】
このような現像ポジゴーストを良化させるには、白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量を抑制しつつ、黒後の現像ローラ４上のトナーの帯電量を大きくすることができれば、白後と黒後のトナー帯電量を近づけ、現像ポジゴーストを良化させることができる。また、画像先端から後端に掛けて黒後の現像ローラ４上のトナーに与える帯電量を大きくすることができれば、画像１面内で現像ポジゴーストを良化させることができる。
【００５０】
本実施例では、現像ローラ４と規制部材８との間の電位差制御を行うことによりこれを達成した。以下において、本実施例の制御の詳細とその効果について比較例を用いながら説明する。
【００５１】
（規制ブレードバイアス制御）
本実施例における現像ローラ４と規制部材８のバイアス制御について、図３を用いて説明する。図３は１枚の画像をプリントした場合の規制ブレードバイアスのバイアス制御を示したタイミングチャートである。なお、現像ローラ４と規制部材８のバイアス制御は、前述した制御部１５０が以下に説明するタイミングチャートに従って各部の制御を行うことによってなされる。
【００５２】
ここで、タイミングチャート内の各タイミングの詳細を説明する。「現像駆動開始」タイミングとは、現像ローラ４及び供給ローラ５が現像駆動手段Ｍ２として駆動モータの駆動力を受け回転を開始した現像動作開始タイミングである。また、「画像形成開始」タイミングとは、副走査方向のレーザ露光の書き出しタイミングであり、「画像形成終了」タイミングとは、副走査方向のレーザ露光が終了するタイミングとしている。「現像駆動停止」タイミングとは、現像駆動手段Ｍ２としての駆動モータの駆動力が停止し、現像ローラ４及び供給ローラ５の回転が停止する現像動作終了タイミングである。
【００５３】
但し、各タイミングはこれに限定したものではない。例えば、「画像形成開始」タイミングを副走査方向のレーザ露光の書き出しタイミングより、所定の時間だけ前倒しして設定してもよい。また、「画像形成終了」タイミングについても、例えばレーザ露光終了タイミングより所定の時間だけ後ろ倒しして設定してもよい。このように、現像装置及び画像形成装置の構成に応じて最適になるように変更可能であるものとする。
【００５４】
現像ローラ４及び供給ローラ５に印加するバイアスは、「現像駆動開始」から「現像駆動終了」まで一定のバイアスであり、本実施例においては現像ローラ４に印加するバイアスを−４００Ｖ、供給ローラ５に印加するバイアスを−４５０Ｖをとしている。
【００５５】
次に記録材１ページの中における規制ブレードバイアス制御について説明する。ここでは、同一の記録材の中における「画像形成開始」から「画像形成終了」までの間では、規制部材８に印加するバイアスに傾きを持たせ、トナーが規制部材８から現像ローラ４へ付勢される方向に徐々に大きくするバイアス制御を行う。
【００５６】
このようなバイアス制御は、現像ローラ４と規制部材８との当接部における摩擦摺擦による帯電量を、画像先端から後端に向かって増加させるような制御である。この制御により、白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量が画像先端から後端に掛けて増加していくことに対して、黒後の現像ローラ４上のトナーの帯電量も画像先端から後端に掛けて増加させることが可能となる。これにより、画像先端から後端にかけて白後と黒後の帯電量差を抑制する作用を得ることができ、現像ポジゴーストを良化させる効果を得ることができる。なお、本実施例では画像形成中に規制部材８に印加するバイアスの単位時間あたりの変化量を一定として変化させる制御を行った。
【００５７】
（実験）
ここで、本実施例の効果を示すために比較例を用いて行った実験について説明する。本実験では、温度２３℃、湿度５０％の環境で、記録材としてＬＥＴＴＥＲサイズの用紙を用いて前述の現像ポジゴースト判定画像を印刷し、現像ポジゴーストの評価を行った。
【００５８】
現像ポジゴーストの判定は、現像ポジゴースト判定画像の黒後のハーフトーン画像濃度と白後のハーフトーン画像濃度を測定装置を用いて測定し、その濃度差から以下のような基準でランク付けを行った。ここでは、測定装置として、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ５００を用いた。なお、図４（ａ）は画像先端側にベタのパッチ画像と一面ハーフトーンの画像を印字した判定画像（ａ）に現像ポジゴーストが発生した例である。図４（ａ）では、判定画像（ａ）の一面ハーフトーンの画像中に、ハーフトーンの領域に比べて濃度の濃い現像ポジゴーストがベタのパッチ画像に応じた位置に発生した例を示す。また、図４（ｂ）は画像後端側にベタのパッチ画像と一面ハーフトーンの画像を印字した判定画像（ｂ）にて現像ポジゴーストが発生した例である。図４（ｂ）では、判定画像（ｂ）の一面ハーフトーンの画像中に、ハーフトーンの領域に比べて濃度の濃い現像ポジゴーストがベタのパッチ画像に応じた位置に発生した例を示す。
【００５９】
Ａ：ハーフトーン画像において、濃度差が０．０２未満
Ｂ：ハーフトーン画像において、濃度差が０．０２〜０．０６未満
Ｃ：ハーフトーン画像において、濃度差が０．０６以上
【００６０】
本実施例の効果を比較する例として、図３中に示してある比較例１−１のバイアス制御を行った場合に対して同様の実験を行い、現像ポジゴーストの評価を行った。
【００６１】
比較例１−１は「現像駆動開始」から「現像駆動停止」まで一定のバイアスをかける制御を行い、印加するバイアスを−５００Ｖとした。表１では、現像ポジゴースト判定画像を１枚プリントし、画像評価を行った。
【００６２】
また、実施例１、比較例１−１のそれぞれに対して、規制部材８を通過後の現像ローラ４上のコートトナーの帯電量μＣ／ｇの測定を行い、その結果を図５に示した。帯電量の測定は１面ベタ画像及び１面白画像を印刷中に現像装置の動作を停止し、測定している。測定位置は、画像先端から２０ｍｍ、８０ｍｍ、１４０ｍｍ、２００ｍｍ、２６０ｍｍの地点で実施した。
【００６３】
【表１】
2017120396.tif 000003
【００６４】
ここで、図５の結果について説明する。実施例１と比較例１−１の画像先端から２０ｍｍ地点での帯電量を比較すると、白後については実施例１の方が比較例１−１よりも帯電量が小さいことがわかる。一方で、黒後については実施例１と比較例１−１で帯電量に差がないことが分かる。そのため、実施例１では比較例１−１に比べ、白後と黒後の帯電量差が小さくなっている。これは、比較例１−１に比べ、実施例１の方が画像先端から２０ｍｍ地点での規制部材８に印加している規制ブレードバイアスが小さいためである。
【００６５】
続いて、画像先端から画像後端までの帯電量の推移を比較する。比較例１−１では画像先端から画像後端に向かって白後の帯電量が大きくなっていることが分かる。また、比較例１−１では黒後の帯電量は画像先端から後端まで変化していない。そのため、画像先端から画像後端に向かって白後と黒後の帯電量差が大きくなっていることがわかる。一方、実施例１では白後の帯電量が比較例１−１と同様、画像先端から画像後端に向かって大きくなっているが、黒後の帯電量も比較例１−１とは異なり、画像先端から画像後端に向かって大きくなっている。そのため、実施例１では、画像先端から画像後端に向かって白後と黒後の帯電量差は広がらずに維持されている。これは、比較例１−１では画像先端から画像後端までの間、規制ブレードバイアスが一定になっているのに対して、実施例１では画像先端から画像後端に向かって規制ブレードバイアスを大きくしているためである。すなわち、実施例１では、画像先端よりも画像後端の方が、規制部材８と現像ローラ４との間のトナーに規制部材８から現像ローラ４に付勢される力が強く働くようにバイアス制御を行っているためである。
【００６６】
次に表１の結果について説明する。比較例１−１の制御を行った場合は、画像先端から白後と黒後の帯電量差があるため、判定画像（ａ）において現像ポジゴーストが発生する。また、画像後端では上述の通り、白後と黒後の帯電量差が大きくなるため、判定画像（ｂ）では現像ポジゴーストが悪化している。一方、実施例１の制御を行った場合は、画像先端の白後と黒後の帯電量差が比較例１−１よりも抑制されているため、判定画像（ａ）において現像ポジゴーストは発生しなかった。また、画像先端から画像後端に向けて白後と黒後の帯電量差を小さい状態で維持できているため、判定画像（ｂ）においても現像ポジゴーストが発生しなかった。
【００６７】
このように、本実施例によれば、記録材１枚の中の画像先端から画像後端までの間、規制部材８と現像ローラ４との当接部のトナーに規制部材８から現像ローラ４に付勢される力が働くように、現像ローラと規制部材８の間に電位差を設ける制御を行っている。かつ、画像先端よりも画像後端の方が、規制部材８から現像ローラ４に前記トナーが付勢される力が強く働くように前記電位差を設ける制御を行っている。これにより、現像ローラと供給ローラの各々の表面が同方向に回転する現像装置を用いた場合に発生する現像ポジゴーストの軽減が可能となる。
【００６８】
なお、現像ローラと感光体ドラムとが対向する接触部において互いの表面が同方向に移動する現像装置（ウィズ現像装置）においては、現像剤供給ローラの物理的な剥ぎ取り性が弱いために、顕著な現像ゴーストが発生する場合があった。そこで現像ゴーストを低減させるべく、現像剤供給ローラの機械的剥ぎ取り性を強める方法では、現像ローラと現像剤供給ローラとの間の機械的な摺擦が増加するために、トナー劣化が促進されてしまっていた。このように、トナー劣化、すなわち現像剤表面における外添剤の遊離や埋没が促進されると、帯電性能の低下や、凝集度の増加を招き、現像ローラ表面にトナーが融着するトナーフィルミングなどの問題が発生し、現像装置の長寿命化の妨げとなってしまっていた。しかしながら本実施例によれば、現像剤供給ローラの機械的剥ぎ取り性を強めることなく、現像ポジゴーストを軽減することができ、高画質で長寿命対応が可能な画像形成装置を提供することができる。
【００６９】
〔実施例２〕
次に、実施例２に係る画像形成装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した実施例と同様の部分については、その説明を省略する。
【００７０】
複数枚の記録材の連続プリントを実行した場合、画像形成装置は「現像駆動開始」から「１枚目画像形成開始」までの間（以下、「前回転」と呼ぶ）に前回転動作を行う。この前回転動作を行っている間は、現像ローラ４は未現像の状態で回転するため、現像ローラ４上のトナーは白後の状態となる。本実施例における前回転動作中の現像ローラ４の走行距離は４５６ｍｍとしている。また、「１枚目画像形成終了」から「２枚目画像形成開始」までのメディア間（以下、「紙間」と呼ぶ）においても現像ローラ４は未現像の状態で回転するため、現像ローラ４は白後の状態となる。しかし、その走行距離は前回転中よりも短いことが多い。なお、本実施例における紙間中の走行距離は３１ｍｍとしている。
【００７１】
現像ポジゴーストは白後と黒後の帯電量差が大きいことで悪化し、白後の帯電量は未現像の状態で回転している時間が長いほど増加していく。したがって、連続プリントを実行した場合、前回転動作後の記録材１枚目と紙間後の記録材２枚目以降とでは現像ポジゴーストのレベルが異なっており、記録材２枚目以降の現像ポジゴーストは記録材１枚目よりも良化する。そのため、複数枚連続プリントを実行した場合、記録材２枚目以降の画像では規制ブレードバイアスの制御を、傾きを持たせて印加する制御から傾きを持たせずに一定に印加する制御へと切り替えることが可能となる。
【００７２】
そこで、本実施例では複数枚の記録材の連続プリントを実行した場合の規制ブレードバイアスの制御について説明する。図６には実施例１、実施例２の記録材２枚の連続プリント行った場合の規制ブレードバイアスのバイアス制御を示したタイミングチャートを示す。
【００７３】
実施例１では「１枚目画像形成開始」から「１枚目画像形成終了」の間のバイアス制御と、「２枚目画像形成開始」から「２枚目画像形成終了」の間のバイアス制御を同じ波形にしている。具体的には、「１枚目画像形成終了」後（現像動作終了後）、「１枚目画像形成開始」時（現像動作開始時）における規制ブレードバイアスと同様（−４５０Ｖ）にリセットする。このようにして、２枚目以降の同一の記録材における「画像形成開始」から「画像形成終了」の間のバイアス制御は、「１枚目画像形成開始」から「１枚目画像形成終了」の間のバイアス制御と同様に、繰り返し行われる。
【００７４】
これに対して実施例２では、「１枚目画像形成開始」から「１枚目画像形成終了」の間のバイアス制御は、実施例１と同様に規制部材８に印加するバイアスに傾きを持たせている。しかし、実施例２では、「１枚目画像形成終了」から「２枚目画像形成終了」までの間の規制部材８のバイアス制御は、一定のバイアスを掛ける制御を行っている。この時、一定に印加しているバイアスを−５００Ｖとしている。
【００７５】
（実験）
ここで、本実施例の効果を示すために行った実験について説明する。本実験では、温度２３℃、湿度５０％の環境で、記録材としてＬＥＴＴＥＲサイズの用紙を用いて前述の現像ポジゴースト判定画像を印刷し、現像ポジゴーストの評価を行った。
【００７６】
現像ポジゴーストの判定は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した現像ポジゴースト判定画像の黒後のハーフトーン画像濃度と白後のハーフトーン画像濃度を測定装置を用いて測定し、その濃度差から以下のような基準でランク付けを行った。ここでは、測定装置として、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ＳＰＥＣＴＯＲＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ５００を用いた。
【００７７】
表２では、連続プリント２枚の両方の画像を評価した。
【００７８】
【表２】
2017120396.tif 000004
【００７９】
ここで、表２の結果について説明する。実施例１、実施例２ともに現像ポジゴーストが発生しなかった。実施例１については上述の通り規制ブレードバイアスの制御により現像ポジゴーストが良化し、その効果が記録材１枚目と記録材２枚目の両方で得られている。一方、実施例２には「現像駆動開始」から「１枚目画像形成終了」までの間、規制ブレードバイアスの制御が実施例１と同様であるために、記録材１枚目の画像において現像ポジゴーストは発生していない。また、「１枚目画像形成終了」から「１枚目画像形成開始」までの間、未現像の状態で現像ローラ４は回転しているが、その時間が短いために白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量は記録材１枚目と比較して小さい。そのため、白後と黒後の現像ローラ４上の帯電量差が小さくなり、規制ブレードバイアスが一定であっても現像ポジゴーストは発生しないという結果を得られた。
【００８０】
以上説明したように、実施例２によれば、複数枚の記録材の連続プリントを実行した場合にも、現像ポジゴーストの軽減が可能となる。
【００８１】
〔実施例３〕
次に、実施例３に係る画像形成装置について説明する。以下の説明において、上述した実施例１及び実施例２と同様の部分については、その説明を省略する。
【００８２】
現像ポジゴーストは白後の現像ローラ４上のトナーの帯電量と黒後の現像ローラ４上のトナーの帯電量との差で決まるため、低温低湿条件の環境下（温度１５℃、湿度１０％）のように、トナーの帯電量が増える環境下では現像ポジゴーストが悪化してしまう。
【００８３】
本実施例に係る画像形成装置は、図８に示すように、装置が設置されている温度、湿度などの環境を検知する環境検知手段（温湿度検知手段、温度計と湿度計）としての環境センサＳ１を有している。この環境センサＳ１により検知された環境情報（温湿度情報）は制御部１５０に入力される。制御部１５０は、この環境情報に基づいて、低温低湿条件の環境下の場合に以下のようなバイアス制御を行う。
【００８４】
実施例３では、このような低温低湿条件の環境下における現像ポジゴーストを良化させる例を示す。
【００８５】
低温低湿条件の環境下においては、現像ローラ４上のトナー帯電量が増加する。そのため、白後と黒後の現像ローラ４上のトナーの帯電量差がより大きくなってしまい、現像ポジゴーストが悪化する。そこで、このような環境下においては、現像ポジゴーストを更に良化させるために、現像ローラ４と規制部材８との当接部における帯電量を抑制するなどにより、現像ローラ４上のトナーの帯電量を抑制する必要がある。前記当接部において帯電量を抑制する手段としては、現像ローラ４へ印加される現像バイアスと規制部材８へ印加される規制ブレードバイアスとの間にある電位関係を逆転させる方法がある。すなわち、現像ローラ４と規制部材８との当接部においてトナーが付勢される力の方向を、規制部材８から現像ローラ４へ向かう方向から、現像ローラ４から規制部材８へ向かう方向へと逆転する方法である。
【００８６】
図７に実施例１及び実施例３で１枚の画像をプリントした場合の規制ブレードバイアスのバイアス制御を示したタイミングチャートである。
【００８７】
実施例１では、前回転時に規制ブレードバイアスを−４５０Ｖの一定バイアスにし、その後、「画像形成開始」から「画像形成終了」にかけて規制ブレードバイアスを−４５０Ｖから−５００Ｖへと大きくしている。一方、実施例３では、「現像駆動開始」から「現像ローラ４  １周後」までの間は規制ブレードバイアスを−３００Ｖの一定バイアスにし、「現像ローラ４  １周後」から「画像形成終了」にかけて規制ブレードバイアスを−３００Ｖから−５００Ｖへと大きくしている。
【００８８】
この制御より、実施例１では規制ブレードバイアスの大きさは記録材１枚の中で変化しているものの、当接部でのトナーは常に規制部材８から現像ローラ４へ付勢される方向へ力が働き続けている。一方、実施例３では、規制ブレードバイアスは、記録材１枚の中において、「現像駆動開始」から「現像ローラ４  １周後」までの間では一定とし、「現像ローラ４  １周後」から「画像形成終了」までの間に０Ｖを跨ぎ、極性が変わるように制御する。これにより、同一の記録材に記録する間において、「現像駆動開始」から「現像ローラ４  １周後」までの間、当接部でのトナーは現像ローラ４から規制部材８へ付勢される方向へ力が働き続ける。一方、「現像ローラ４  １周後」から「画像形成終了」までの間には、当接部のトナーの付勢される方向が規制部材８から現像ローラ４へ向かう方向へと逆転する。
【００８９】
（実験）
ここで、本実施例の効果を示すために実施例１、実施例３のそれぞれに対して、実施例１で述べたものと同様の実験を実施した。ただし、実験を実施する環境を温度１５℃、湿度１０％へと変更している。
【００９０】
表３には、現像ポジゴースト判定画像（ａ）（ｂ）を１枚プリントし、画像評価を行った。
【００９１】
【表３】
2017120396.tif 000005
【００９２】
ここで、表３の結果について説明する。実施例１では、実験を実施した環境が温度１５℃、湿度１０％という現像ポジゴーストに対して厳しい条件になったため、評価画像において現像ポジゴーストが発生してしまった。これに対して実施例３では、画像後端までの間に、トナーが当接部で付勢される力が働く方向が現像ローラ４から規制部材８に向かう方向に逆転するため、現像ローラ４上の帯電量が減少し、現像ポジゴーストが良化した。
【００９３】
以上の実験から、実施例３の規制ブレードバイアスの制御を行うことにより、低温低湿環境下においても、現像ポジゴーストを良化させることが可能となる。
【００９４】
〔実施例４〕
次に、本発明の他の実施例について説明する。以下の説明において、上述した実施例１〜３と同様の部分については、その説明を省略する。
【００９５】
実施例１〜３においては、供給ローラ５と現像ローラ４とが、対向する接触部において互いの表面が同方向に移動するように回転する例について説明した。しかし本実施例においては、図９に示すように、供給ローラ５は矢印Ｅ′方向に回転し、供給ローラ５と現像ローラ４とが、対向する接触部において互いの表面が逆方向に移動するように回転する構成としてもよい。現像ローラと供給ローラの各々の表面が逆方向に回転するような場合においても、現像ローラ上の白後と黒後のトリボ差は発生する。このため、供給ローラの回転方向に関わらず実施例１〜３と同様の効果を得ることが可能であり、実施例４で示した構成とすることにより、より良く現像ゴーストの軽減が可能となる。
【００９６】
〔他の実施例〕
前述した実施例では、現像ローラ４と規制部材８の間に電位差を設ける制御として、規制部材８に印加するバイアスを変更する制御を例示したが、これに限定されるものではない。現像ローラ４と規制部材８の間に電位差を設ける制御であれば、現像ローラに印加するバイアスを変更する制御であっても、現像ローラと規制部材のそれぞれに印加するバイアスを変更する制御であってもよい。
【００９７】
また前述した実施例では、プロセスカートリッジを４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【００９８】
また前述した実施例では、画像形成装置に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示した。しかし、これに限定されるものではない。感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。
【００９９】
更に前述した実施例では、感光体ドラムを含むドラムユニットと現像ローラを含む現像ユニットを一体に有するプロセスカートリッジが画像形成装置に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラを含む現像ユニットと、感光体ドラムを含むドラムユニットがそれぞれ画像形成装置に対して着脱可能な構成であっても良い。
【０１００】
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ …電源
Ｓ１ …環境センサ
ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫ …画像形成部
１ …感光体ドラム
４ …現像ローラ
５ …供給ローラ
７ …プロセスカートリッジ
８ …規制部材
３０ …スキャナユニット
１００ …画像形成装置
１５０ …制御部
【図１】
2017120396.tif 000006
【図２】
2017120396.tif 000007
【図３】
2017120396.tif 000008
【図４】
2017120396.tif 000009
【図５】
2017120396.tif 000010
【図６】
2017120396.tif 000011
【図７】
2017120396.tif 000012
【図８】
2017120396.tif 000013
【図９】
2017120396.tif 000014