JP5518125B2 - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤担持体を電子写真感光体に接触させて電子写真感光体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する電子写真画像形成装置に関する。

ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布等）に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びそれらの複合機（マルチファンクションプリンタ）等が含まれる。

近年、複数色の現像剤を用いてカラー画像を形成するカラー画像形成装置が普及してきている。カラー画像形成装置としては、複数色の現像剤を用いた画像形成動作のそれぞれに対応する感光体を、トナー像が転写される被転写体の表面移動方向に沿って一列に配置した、所謂、インライン方式の画像形成装置が知られている。インライン方式は、画像形成速度の高速化やマルチファンクションプリンタへの展開などの要望に対応し易いなどの点で好ましい画像形成方式である。

インライン方式の画像形成装置として、複数の感光体を、被転写体としての中間転写体、又は、被転写体としての記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある。感光体を中間転写体や記録材担持体の下方に配置する場合、画像形成装置本体内において中間転写体や記録材担持体を間に挟む態様で、例えば定着装置と現像装置（或いは、露光装置）とを離れた位置に配置することができる。そのため、現像装置（或いは、露光装置）が定着装置の熱の影響を受け難いなどの利点がある。

カラー画像形成装置の多くにおいて、ハーフトーン画像の再現性や、画像の過剰なエッジ効果の抑制などの利点から、接触現像方式が広く用いられている。接触現像方式とは、現像手段の有する現像剤担持体を電子写真感光体に接触させ、電子写真感光体に形成された潜像を現像剤（トナー）を用いて現像する方式を言う。

接触現像方式の構成としては、電子写真感光体と現像剤担持体が、電子写真感光体や現像剤担持体の回転軸方向で均一に密着するように、一方を弾性体（弾性体にバックアップされたシートなどを含む）とし、他方を剛体とすることが一般的である。最も簡易な構成は、電子写真感光体をアルミシリンダの外周面に感光層を塗布して構成される感光体ドラムとし、現像剤担持体をゴム弾性体からなる現像ローラとした構成である。特に画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして、電子写真感光体及び現像剤担持体を含むように構成される場合に、上記の組合せで用いられることが多い。

また現像ローラには、現像剤（トナー）を供給する現像剤供給部材としてトナー供給ローラ（弾性ローラ）が当接され、現像ローラへのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取りが行われる。

接触現像方式を用いて現像を行う際は、感光体ドラムと現像ローラが接触した状態で回転駆動を行う。そのため、この接触した状態を必要以上に続けると、摩擦により感光体ドラムと現像ローラの夫々が磨耗して、感光体ドラムと現像ローラの寿命到達を早めてしまう。

そこで、特許文献１のように、感光体ドラムと現像ローラを当接及び離間可能にし、現像しないときは現像ローラを感光体ドラムから離間する構成が提案されている。

特開２００６−２９２８６８号公報

しかしながら、離間していた現像ローラと感光体ドラムを当接させた場合、現像ローラから感光体ドラムの非画像部にトナーが転移してしまうカブリと呼ばれる現象が発生するおそれがある。このカブリは、トナーの摩擦帯電が不十分であるがゆえに発生する問題である。

一方、現像ローラの回転を行えば行うほど、現像ローラが担持するトナーは摩擦帯電されて、トナーの帯電量が適正値に向かうため、前述のカブリ現象は抑制される。しかしながら、この場合、現像ローラの回転時間が長くなるため、前述したように現像ローラの寿命到達を早めてしまうという問題がある。

特に、現像ローラとトナー供給ローラの回転方向がその当接部において逆方向となるカウンター回転の場合、現像ローラよりもトナー供給ローラの回転が遅く構成されている。そのため、トナー供給ローラを一周させてローラ内部のトナーを入れ替えるには、現像ローラは一周以上回転しなければならない。そのため、現像ローラの回転数が増えてしまい、現像ローラの寿命到達を更に早めてしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、感光体ドラムと現像ローラの当接直後に発生するカブリ現象を抑制し、なおかつ、トナーの摩擦帯電のための現像ローラの回転による寿命の低下を低減することである。

上記目的を達成するため、本発明は、静電潜像を担持する電子写真感光体と、現像剤を担持し、前記電子写真感光体と当接した状態で前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と当接した状態で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、を有する電子写真画像形成装置において、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体とは、非画像形成中には離間しており、回転を開始してから当接するよう構成され、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体とが回転を開始してから当接するまでの期間において、前記現像剤担持体の回転数よりも前記現像剤供給部材の回転数の方が多いことを特徴とする。

本発明によれば、電子写真感光体と現像剤担持体を当接するより前に現像剤の摩擦帯電を十分に行うことができ、電子写真感光体と現像剤担持体の当接直後に発生するカブリ現象を抑制できる。なおかつ、トナーの摩擦帯電のための現像剤担持体の回転による寿命の低下を低減することができる。

実施例１のプロセスカートリッジの一例の構成模型図 実施例１の電子写真画像形成装置の一例の全体構成模型図 実施例１の当接離間機構の模型図 実施例１の制御ブロック図 実施例１のタイミングチャート 実施例１の画像形成装置の離間機構を改造した画像形成装置のカブリ推移 実施例２のタイミングチャート

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、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、それらの相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、本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。

〔実施例１〕
実施例１について図１〜図６を参照して説明する。

［画像形成装置］
先ず、図２を用いて、電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。図２は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。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プリンタである。

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１００Ａに接続された画像読取装置、或いは、画像形成装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーン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１００Ａに入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、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第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部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。

尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

即ち、本実施例では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザー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としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。さらに、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。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５が配置されている。

尚、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（ここでは負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。

本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体１００Ａ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）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。

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５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。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。

中間転写ベルト５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８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。そして、一次転写ローラ８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５上に転写（一次転写）される。

又、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９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５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。

更に説明すれば、画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）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、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。

その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送される。中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、一括して記録材１２上に二次転写される。

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１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及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。

又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。

尚、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

［プロセスカートリッジ］
次に、図１を用いて、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７について説明する。図１は、本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。尚、本実施例では、収容している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。

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（第１のユニット）１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット（第２のユニット）４とを一体化して構成される。

まず感光体ユニット１３について説明する。感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。

感光体ドラム１はφ３０ｍｍで、図示矢印Ａ方向（時計回り方向）に図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計回り方向）に回転駆動される。本実施例にて、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラム１を用いている。

又、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、クリーニング部材であるクリーニングブレード６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニングブレード６は感光体ドラム１にカウンターで当接している。よって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニングブレード６によって掻き取られ、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。ここでは、クリーニング部材としてクリーニングブレードを例示しているが、これに限定されるものではなく、ブラシなどの他のクリーニング部材であっても良い。

帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光体ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光体ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ＝−５００Ｖ）が形成される。

前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光体ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ＝−１００Ｖ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ＝−５００Ｖ）の静電潜像が、感光体ドラム１上に形成される。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーにて現像可視化するため、感光体ドラム１と接触、当接して回転する現像ローラ１７には、現像バイアスとしてＶｄｃ＝−３００Ｖが印加される。

次に現像ユニット４について説明する。現像ユニット４は、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２０よりも重力方向下方に配置され、トナーＴを収納する現像剤収納室、即ち、トナー収容室１８を備えている。

トナー収容室１８内には、攪拌搬送部材２２が設けられている。攪拌搬送部材２２は、トナー収容室１８内に収納されたトナーを攪拌すると共に、トナー供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送するためのものでもある。本実施例において攪拌搬送部材は５０ｒｐｍで駆動回転する。

本実施例のトナーＴは、一成分現像剤としての負帯電性の略球形非磁性トナーである。中心粒径は約７μｍとし、流動性付与剤として、疎水性シリカを１．５ｗｔ％外添した。トナー表面を外添剤によって被膜することで、負性帯電性能の向上、かつ、トナー間に微小な間隙を設けることによる、流動性の向上を達成した。

現像ユニット４は、現像ユニット４内の各種要素を支持する枠体としての現像枠体１５を有する。

現像ローラ１７は、ＳＵＳの芯金の外周面上に直径１５ｍｍとなるように導電性の弾性体を設けた構成である。ここでは、弾性体にはポリウレタンゴムを採用している。−５０Ｖ印加時の体積抵抗は、現像性、画質の観点から１０^５〜１０^６Ω程度とした。硬度は、ＡｓｋｅｒＣ硬度で４５°、ＪＩＳＡ硬度で２５°となっている。表面粗さは、Ｒｚｊｉｓ＝７．０μｍである。

現像ローラ１７には、現像剤規制部材としての現像ブレード２１がカウンターで当接しており、トナー供給ローラ２０によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。ここでは、現像ブレード２１は薄い板状部材のＳＵＳ板金であり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ１７に接触当接される。

現像剤としてのトナーは、現像ブレード２１と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施例において、現像ローラ１７には、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーにて現像可視化するための現像バイアスとして、Ｖｄｃ＝−３００Ｖが印加される。現像ブレード２１にはＶｂｌ＝−４００Ｖが印加される。

トナー供給ローラ２０は、φ１５ｍｍで、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層とを備える。具体的には、トナー供給ローラ２０は、導電性支持体の芯金電極２０ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２０ｂが設けられている。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、トナー供給ローラ２０内部にトナーが多量に進入可能となる。ここでは、トナー供給ローラ２０の表面セル径を１００μｍ〜４００μｍとした。硬度は、ＡｓｋｅｒＦ硬度で６０°とした。また、本実施例におけるトナー供給ローラ２０の抵抗は１×１０^８Ωである。

ここで、トナー供給ローラ２０の抵抗の測定方法を説明する。トナー供給ローラ２０を、φ３０ｍｍのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が１．０ｍｍとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、トナー供給ローラ２０を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、トナー供給ローラ２０に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、トナー供給ローラ２０の抵抗を算出する。

トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の対向部において現像ローラ１７の周面上に所定の接触部（ニップ部）Ｎを形成して配設される。接触部Ｎにおいてトナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給及び現像残トナーとして残った現像ローラ１７上のトナーの剥ぎ取りを行っている。

本実施例では、トナー供給ローラが２００ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで図示矢印Ｅ方向に、接触部（当接部）Ｎにて互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に移動するように回転する。つまりトナー供給ローラ周速／現像ローラ周速で示される周速比は２００％であり、一定時間内において現像ローラの回転数よりもトナー供給ローラの回転数の方が多い。接触部Ｎでの現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０の侵入量は１．０ｍｍである。

現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０は、トナー収容室１８の上方に仕切って設けられた現像室１９に設けられている。トナー収容室１８に設けられた攪拌搬送部材２２により、トナー収容室に収納されたトナーが、トナー供給ローラの上部に向けて搬送される。更に加えて、前述したように、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０は、その当接部にて互いに表面が同方向に移動するように回転する。そのため、トナー収容室１８の上方に現像室１９を設ける構成であっても、現像室１９にてトナーを攪拌し搬送するための部材を設けなくても、現像室１９内のトナーを使い切ることができる。

［接離機構］
図３を参照して、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが備えた接離機構（当接離間機構）の一実施例を更に説明する。かかる接離機構は、各画像形成部ＳＹ〜ＳＫで同一構成とされるので、第１画像形成部ＳＹを例として説明する。

図３に示すように、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１７等を備えた現像ユニット４とを一体化して構成される。

現像ユニット４は、支点部３１を中心として回動可能に感光体ユニット１３に取り付けられており、現像ローラ１７と感光体ドラム１との相対位置が遠ざかるように退避させることができる。本実施例では、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋと現像ローラ１７Ｙ〜１７Ｋとが接離可能とされている。

つまり、本実施例では、感光体ユニット１３と現像ユニット４との間には、付勢手段であるバネ３０が設けられている。これにより、現像ユニット４は、支点部３１を中心に回動して、現像ローラ１７が感光体ドラム１に当接する方向に付勢されている。

又、接離機構（接離手段）としての、現像装置接離レバー３２及び現像装置接離モータ３３が設けられている。現像装置接離レバー３２は、現像装置接離モータ３３の動きによって現像ユニット４の下部を押し上げ、現像ユニット４を支点部３１を中心として回動させ、現像ローラ１７を感光体ドラム１から離間させることができる。一方、現像装置接離モータ３３を逆回転させることで、現像装置接離レバー３２は下がる。その結果、現像ローラ１７は感光体ドラム１に接近していき、本実施例では、画像形成に使用する際には現像ローラ１７を感光体ドラム１に当接する。すなわち、接離機構により、画像形成中に感光体ドラム１と現像ローラ１７を当接し、それ以外の非画像形成中に感光体ドラム１と現像ローラ１７を離間する。

［当接動作］
図４は、本実施例の制御ブロック図である。かかる接離機構は、各画像形成部ＳＹ〜ＳＫで同一構成とされるので、第１画像形成部ＳＹを例として説明する。

感光体ドラム１及び現像ユニット４は、駆動手段である駆動モータ３４によって駆動する。現像ユニット４を駆動は連結するギアによって伝達され、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２０、トナー収容室１８内の攪拌搬送部材２２が回転駆動する。

感光体ドラム１は駆動ギア３５を介して、現像ユニット４は駆動伝達の解除が可能なクラッチ３６を介して、それぞれ駆動モータ３４によって駆動される。又、現像ユニット４の感光体ドラム１に対する接離動作は、現像装置接離レバー３２を介して現像装置接離モータ３３によって行われる。そして、駆動モータ３４、クラッチ３６及び現像装置接離モータ３３は、それぞれが制御手段である制御部３７によって駆動制御が行われている。

図５にタイミングチャートを示す。Ｔ０において感光体ドラム１が回転駆動を開始する。同時に帯電ローラ２に所定の帯電バイアスが印加される。Ｔ１において感光体ドラム１と現像ローラ１７が当接するより前に、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０が駆動を開始する。同時に現像ローラ１７には、所定の現像バイアスが印加される。トナー供給ローラ２０は現像ローラ１７と電気的に短絡している。感光体ドラム１と現像ローラ１７はＴ２において当接する。

本実施例の現像装置において、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７が、接触部Ｎにて互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に移動するように回転する。そして、前述したように、トナー供給ローラ２０が図２の矢印Ｄ方向に２００ｒｐｍで、現像ローラ１７が図２の矢印Ｅ方向に１００ｒｐｍで回転する。すなわち、図５に示すＴ１からＴ２の期間（現像ローラ１７が感光体ドラム１に当接するまでの期間）において、現像ローラ１７の回転数よりもトナー供給ローラ２０の回転数を多くしている。

現像ローラ１７の回転数よりもトナー供給ローラ２０の回転数を多くすることで、現像ローラ１７が感光体ドラム１に当接するより前に、トナーを十分に摩擦帯電することが可能となり、当接直後に発生するカブリ現象を抑制することができる。なおかつ、現像ローラとトナー供給ローラとが接触部にて互いの表面が逆方向に回転する構成に比べて、トナーの摩擦帯電のための現像ローラの回転を低減することができ、この現像ローラの回転による寿命の低下を低減させることができる。

本発明者等は、カブリ現象の発生の原因を解明するべく以下に説明する実験を行った。

図６は実験的に接離機構を改造し、感光体ドラムと現像ローラを常時当接状態にさせ、その状態で画像形成動作を行った場合に現像ローラから感光体ドラムに転移するカブリ量を測定したグラフである。カブリの量は比較しやすいように未改造で正常な画像形成装置と異なっている。本実施例の現像装置を用いた画像形成装置と、比較例としての従来の現像装置を用いた画像形成装置を示す。

ここで従来の画像形成装置を説明する。従来の画像形成装置は、本実施例の画像形成装置と異なり、トナー供給ローラが９０ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで、その当接部分において、互いの表面が異なる方向に移動するように回転する、一般的なカウンター回転構成である。この構成は、現像ローラへのトナー供給と現像ローラからの現像残トナーの掻き取りを同時に行うことができる。単位時間あたりの現像ローラの回転数は、トナー供給ローラの回転数よりも多く設定する。これは、トナー供給ローラの回転数が多くなる方向が、現像ローラとトナー供給ローラの摺擦強度が大きくなる方向であるからである。摺擦強度が大きくなると、トナーへのダメージ増加による画質劣化や現像ローラとトナー供給ローラの回転駆動トルク増加による画像形成装置に配備するモータの大型化を招く。

一方、本実施例の画像形成装置は、現像ローラ１７が感光体ドラム１に当接するまでの期間において、現像ローラ１７の回転数よりもトナー供給ローラ２０の回転数を多くする構成である。つまり、トナー供給ローラが２００ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで、その当接部分において、互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に移動するように回転する構成である。

図６から、従来の画像形成装置に比べて、本実施例の画像形成装置の構成の方がカブリの良化が速く、少ない現像ローラの回転数でカブリ量が減少する。つまり現像ローラを駆動させる準備回転を短くすることができる。この理由を説明する。

現像ローラとトナー供給ローラの回転開始時に、現像ローラ上に担持されたトナーとトナー供給ローラに含まれたトナーは、前回の画像形成動作時に受けた摺擦からの時間の経過とともに急激に帯電量が減少するため、ほとんど電荷を保持していない。よって、現像ローラとトナー供給ローラの回転初期においてカブリ量が多い。

本実施例においては、現像ローラの回転数よりもトナー供給ローラの回転数の方が多いため、現像ローラが１周回転するよりも前に、トナー供給ローラが１周以上回転する。これにより、トナー供給ローラに含まれたトナーは、トナー供給ローラから吹き出し、同時に新たに現像室に存在するトナーを含み、現像ローラとの当接部においてトナーは十分に摺擦され帯電量を獲得する。つまり、トナー供給ローラの回転に従い、トナー供給ローラに含まれ、かつ、現像ローラに供給するトナーの帯電量は飽和値に向けて上昇し、したがってカブリ量が減少する。

これに対し比較例では、現像ローラが１周回転してもなお、トナー供給ローラは１周回転していない。そのため、トナー供給ローラから現像ローラに供給されるトナーは、現像ローラが１周回転してもなお、摺擦を十分に受けておらず、トナーの帯電量は未だ上昇していない。よって、現像ローラの回転数が少ない状況において、本実施例に比べて、カブリ量が減少していない結果となっている。

本実施例によれば、感光体ドラムと現像ローラの当接直後に発生するカブリを、現像ローラの回転数を最小化する構成において低減することができ、比較例に比べて、不必要な現像ローラの回転時間を削減できる。よって、現像ローラの寿命到達が速まる、あるいは、現像ローラの準備回転にかかる時間としてのダウンタイム発生といった問題を解決できる。

本実施例は、図５のタイミングチャートに示したように、現像ローラ１７と感光体ドラム１が当接するタイミングＴ２にて、トナー供給ローラ２０が１周以上回転している。すなわち、現像ローラ１７が１周回転した時点では、トナー供給ローラ２０はそれ以上に回転している。これにより、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１７に供給されたトナーは十分に帯電されている。そのため、本実施例によれば、図５に示すように、現像ローラ１７が１周回転した時点で、カブリのない画像形成動作を開始することができる。すなわち、本実施例によれば、比較例に比べて、現像ローラの回転数が少なくてもカブリの発生を防止でき、なおかつ、画像形成動作を早く開始することができる。

なお、本実施例では、図５に示すように、現像ローラ１７と感光体ドラム１とを当接するタイミングを、トナー供給ローラ２０が１周以上回転した後としている。この場合、現像ローラ１７が１周回転する前のタイミングになるが、現像ローラ１７のトナー供給ローラ２０との当接部（接触部Ｎ）から感光体ドラム１との当接部までの周長より多く、現像ローラ１７が回転していれば良い。この場合でも、トナーは十分に帯電されているため、カブリの発生は防止できる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像ローラが１周回転した時点で当接する構成としても良い。この場合、トナー供給ローラ２０は１周以上（ここでは２周）回転しているため、トナーは十分に帯電されている。

本実施例においては、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０は直径が同じ構成（ここではφ１５ｍｍ）を例示したが、これに限るものではない。現像ローラとトナー供給ローラの径に応じて、現像ローラと感光体ドラムが当接するよりも前に、現像ローラが１周回転し、かつ、トナー供給ローラが１周以上回転するように構成すればよい。これにより、感光体ドラムと現像ローラの当接直後に発生するカブリを解消することができる。

また本実施例においては、トナー供給ローラと現像ローラがその当接部分において互いの表面が同じ方向に移動するように回転する構成を例示したが、現像ローラが１周回転し、かつ、トナー供給ローラが１周以上回転する構成は、これに限るものではない。比較例のように、トナー供給ローラと現像ローラがその当接部分において互いの表面が異なる方向に移動するように回転する、カウンター回転構成でも可能である。しかしながら、カウンター回転構成の場合、当接部位における現像ローラとトナー供給ローラの周速差は本実施例の構成よりもはるかに大きい。そのため、カウンター回転構成では、同じ方向に回転する構成に比べて、摺擦強度が必要以上に大きくなりトナーへのダメージ増加による画質劣化や現像ローラとトナー供給ローラの回転駆動トルク増加による画像形成装置に配備するモータの大型化を招く弊害がある。

本実施例の構成は、トナー供給ローラと現像ローラがその当接部分において互いの表面が同じ方向に移動するように回転するものであり、当接部分の周速差は、カウンター回転構成よりも小さくすることが可能である。よって、トナーへのダメージ増加による画質劣化や、トルク増加による画像形成装置に配備するモータの大型化の問題は生じないため、カウンター回転構成に比べて、本実施例で例示した同じ方向に回転する構成の方が、より好ましい。

以上説明したように、本実施例によれば、カブリの発生を抑制でき、現像ローラから感光体ドラムへ、更には転写装置へとトナーが転移し記録紙などの記録材の裏汚れに至る問題を解決できる。同時に、現像ローラの回転数が必要以上に多くなることを防ぎ、現像ローラの寿命低下を低減できる。

〔実施例２〕
実施例２を説明する。現像装置ならびに画像形成装置は、実施例１で説明したのと同様である。

本実施例において、現像ローラ１７だけでなく、トナー供給ローラ２０にも不図示のバイアス電源から所定の電圧（現像剤供給バイアス）を印加し、現像ローラ１７へのトナー供給安定化を図っている。負性帯電性のトナーを用いているので、現像ローラ１７に現像バイアスとして印加されるＶｄｃ＝−３００Ｖに対して、トナー供給ローラ２０はトナー供給方向のマイナス電界となるようにＶｒｓ＝−５００Ｖが印加される。

図７にタイミングチャートを示す。Ｔ０において感光体ドラム１が回転駆動を開始する。同時に帯電ローラ２に所定の帯電バイアスが印加される。Ｔ１において感光体ドラム１と現像ローラ１７が当接するより前に、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０が駆動を開始する。同時に現像ローラ１７には、所定の現像バイアスが印加される。更に同時に、トナー供給ローラ２０には現像剤供給バイアスが印加される。

なお、現像ローラとトナー供給ローラにそれぞれバイアスを印加する構成以外は、前述した実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。

例えば低温低湿環境でトナーの流動性が低下したような状況においても、本実施例は前述した実施例１と同様に、現像ローラを駆動させる準備回転を短くすることができる。この理由を説明する。

現像ローラとトナー供給ローラが回転開始時に、現像ローラ上に担持されたトナーとトナー供給ローラに含まれたトナーは、前回の画像形成動作時に受けた摺擦からの時間の経過とともに急激に帯電量が減少するため、ほとんど電荷を保持していない。よって、現像ローラとトナー供給ローラの回転初期においてカブリ量が多い。

本実施例においても、現像ローラの回転数よりもトナー供給ローラの回転数の方が多いため、現像ローラが１周回転するよりも前に、トナー供給ローラが１周以上回転する。しかしながら、低温低湿環境でトナーの流動性が低下しているため、トナー供給ローラに含まれたトナーのトナー供給ローラからの吹き出し量は通常環境よりも低下する。

そこで、本実施例では、トナー供給ローラにバイアスを印加することで、トナー供給ローラも含まれたトナーはトナー供給ローラから十分に吹き出し、同時に新たに現像室に存在するトナーを含み、現像ローラとの当接部において十分に摺擦され帯電量を獲得する。つまり、トナー供給ローラの回転に従い、トナー供給ローラに含まれ、かつ、現像ローラに供給するトナーの帯電量は飽和値に向けて上昇し、したがってカブリ量が減少する。

以上説明したように、本実施例によれば、カブリの発生を抑制でき、現像ローラから感光体ドラムへ、更には転写装置へとトナーが転移し記録紙などの記録材の裏汚れに至る問題を解決できる。同時に、現像ローラの回転数が必要以上に多くなることを防ぎ、現像ローラの寿命低下を低減できる。特に、本実施例では、トナー供給ローラにもバイアスを印加しているため、より現像ローラへのトナー供給安定化が図れる。

〔他の実施例〕
前述した実施例では、４つの画像形成部を有する画像形成装置を例示しているが、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。また、画像形成装置としてカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、これに限定されるものではない。モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良い。

また前述した実施例では、画像形成装置本体に対して着脱可能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。プロセスカートリッジは、これに限定されるものではない。少なくとも感光体ドラムと現像手段を有するプロセスカートリッジであっても良い。或いは、感光体ドラムと現像手段の他に、帯電手段、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。

更に前述した実施例では、感光体ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば感光体ドラムとこれに作用するプロセス手段がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは感光体ドラムとこれに作用するプロセス手段がそれぞれ着脱可能な画像形成装置であっても良い。

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。また、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものでもない。記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する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。

Ｎ …接触部
１ …感光体ドラム
４ …現像ユニット
７ …プロセスカートリッジ
１２ …記録材
１３ …感光体ユニット
１７ …現像ローラ
１８ …トナー収容室
２０ …トナー供給ローラ
２０ａ …芯金電極
２０ｂ …発泡ウレタン層
２１ …現像ブレード
２２ …攪拌搬送部材
３０ …バネ
３１ …支点部
３２ …現像装置接離レバー
３３ …現像装置接離モータ
３７ …制御部
１００ …画像形成装置
１００Ａ …画像形成装置本体

Claims (6)

1. 静電潜像を担持する電子写真感光体と、
   現像剤を担持し、前記電子写真感光体と当接した状態で前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体と当接した状態で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、
   を有する電子写真画像形成装置において、
   前記電子写真感光体と前記現像剤担持体とは、非画像形成中には離間しており、回転を開始してから当接するよう構成され、
   前記電子写真感光体と前記現像剤担持体とが回転を開始してから当接するまでの期間において、前記現像剤担持体の回転数よりも前記現像剤供給部材の回転数の方が多いことを特徴とする電子写真画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材は、その当接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ことを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体は、前記電子写真感光体と当接するより前に、１周以上回転することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子写真画像形成装置。
4. 前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材が回転を開始するのと同時もしくはそれよりも前に、前記現像剤担持体に現像バイアスが印加され、前記現像剤供給部材に現像剤供給バイアスが印加されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
5. 前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材は、現像剤を収納する現像剤収納室の上方に仕切られた現像室に設けられ、前記現像剤収納室に設けられた搬送部材により、前記現像剤収納室に収納された現像剤が、前記現像剤供給部材の上部に向けて搬送されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
6. 前記電子写真画像形成装置は、プロセスカートリッジが着脱可能に装着された電子写真画像形成装置であって、
   前記プロセスカートリッジは、前記電子写真感光体を備えた第１のユニットと、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材を備えた第２のユニットとを、を有し、
   前記第１のユニットと前記第２のユニットとが支点部を中心にして回動することで前記電子写真感光体と前記現像剤担持体とが接離することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。

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