JP2010217863A - 画像形成装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ロールと感光体との間に現像剤が詰まって感光体の回転が停止することを防止し、画質劣化のない良好な画像形成が可能な画像形成装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】回転する像担持体と、像担持体表面に形成された静電潜像に像担持体の回転方向と同方向に回転する順方向回転現像ロールと像担持体の回転方向と逆方向に回転する逆方向回転現像ロールとからなる複数の現像ロールにて二成分現像剤を供給して静電潜像をトナー像とする現像装置と、複数の現像ロールの駆動と前記像担持体の駆動とを制御する制御手段とを有した画像形成装置において、制御手段は、複数の現像ロールの駆動開始時から、所定時間が経過した後に像担持体の駆動を開始させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に係り、特に、像担持体に形成される潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて反転現像してトナー像とする画像形成装置及び制御方法に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置は、像担持体である感光体、感光体の表面を所望の電位に帯電させるための帯電装置、レーザ光やＬＥＤなどの光源により感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像の現像を行う現像装置を有する。感光体表面に形成された静電潜像には、現像装置により現像されてトナー画像となる。現像装置は、摩擦帯電されたトナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光体の現像を行う。

従来の構成では、画像を劣化させないために、現像の際に不要に飛散したトナーとキャリアの感光体への付着を防止することが要求される。このため従来の画像形成装置では、感光体の帯電、現像バイアスの印加、現像装置の有する現像ロールの駆動等の動作タイミングの設定が重要であり、各動作タイミングについて種々の設定方法が提案されている。

図１は、従来の画像形成装置の動作の一般的な設定方法を説明する図である。図１の例では、帯電装置により帯電された感光体の帯電領域が現像ロールと対向する位置に到達した時点で現像ロールへの現像バイアス電圧の印加が開始される。また、露光装置により画像情報に応じて露光された感光体表面の潜像潜像（イメージ部）が現像ロールと対向する位置に到達した時点で現像ロールの駆動が開始される。

図中のＳ１は感光体の帯電領域が現像ロールと対向する位置に到達するまでの所要時間
を示す。図中のＳ２は、感光体表面に形成された静電潜像が現像ロールと対向する位置に到達するまでの所要時間を示す。

上記従来の設定方法によれば、感光体表面の静電潜像が現像ロールと対向する位置にきたときにのみ現像ロールが駆動する。よって、現像ロール上のトナーやキャリアが感光体との間における電位的なズレにより感光体側へ不要に飛散したり付着したりすることが最小限に抑えられるようになっている。

図２は、回転する感光体が現像ロールと対向する位置を通過する際の感光体表面の電位状態を模式的に示したものである。図２は、図１に示すようなタイミングで感光体と現像ロールが動作した場合を示している。

図２では、感光体が帯電装置により電位（ＶＨ）に一様に帯電され、現像ロールに現
像バイアス電圧（ＶＢ）が印加される場合を例示している。図２のタイミングｔ１では、感光体において帯電装置により帯電されていない未帯電領域（０Ｖ）が現像ロールと対向する位置を通過している状態を示す。図２のタイミングｔ２は、感光体の帯電領域が現像ロールと対向する位置に到達した時点を示す。図２のタイミングｔ３は、感光体の帯電領域が現像ロールと対向する位置を通過している状態を示す。図２のタイミングｔ４は、現像ロールの駆動が開始された時点を示す。また図中のＫは、感光体上に付着したキャリアを示す。

また、現像ロールの駆動後は、露光装置による像露光により感光体表面の帯電領域の電位が潜像電位（ＶＬ）にまで減衰した潜像部分が現像ロールと対向する位置に到達する。二成分現像剤中のトナーＴは、その潜像部分に対して現像バイアス電圧の作用により静電吸着される。

ところで、上述したタイミングで各動作を実行した場合には、帯電装置により帯電された感光体が回転しているのに対して現像ロールが停止している状態がある。図２のタイミングｔ２からタイミングｔ４までの期間がその期間である。

図３は、従来の画像形成装置における感光体の状態を説明する図である。図３（ａ）に示すように、感光体３０と現像ロール３２との間の現像領域３１において現像剤ｅが感光体３０上に付着している状態で感光体３０が回転移動すると、現像剤ｅはその回転方向下流側に引っ張られた状態となる。

現像剤ｅが下流側に引っ張られた状態で、現像ロール３２が駆動し始めると、図３（ｂ）に示すように、それまで現像ロール３２の磁力作用により保持されていた現像剤ｅが、現像ロール３２の磁力作用の及ぶ範囲外に引っ張られる。その結果、現像剤ｅに現像ロール３２の磁力作用が及ばなくなり、現像剤ｅは現像ロール３２から離れて感光体３０の帯電領域に静電吸着されてしまう。感光体３０に吸着される現像剤ｅは、感光体３０の軸方向にそって帯状に付着する。

従来の画像形成装置では、この課題を解決すべく工夫がなされている。例えば特許文献１（特許３６２４６６６号公報）及び特許文献２（特許３２０３６７７号公報）には、感光体の帯電領域が現像ロールと対向する位置に到達する前に現像ロールを駆動させることで、感光体へのキャリア付着を防止することが記載されている。また特許文献３（特開２００８−２５７２２５号公報）には、複数の現像ロールが備わった現像装置の構成が記載されている。

また、特許文献４（特開２００８−１２９４１５号公報）及び特許文献５（特開Ｈ１１−２５８９０５号公報）には、２本の現像ローラを備えた現像装置の現像磁極の角度、現像ローラと感光体とのギャップ、ドクタブレードと現像ローラとのドクタギャップとを規定した点について記載されている。

しかしながら特許文献１及び特許文献２記載の発明では、感光体表面の現像ロールと対向する位置以外の領域にキャリアが付着する虞がある。また現像装置内に浮遊したキャリアが清掃機内に入り、感光体の清掃時に感光体を傷つけ劣化させる虞がある。

現像剤が劣化し、ドクタブレードが摩耗してくると、現像ロールと感光体との間隙である現像ギャップに現像剤が詰まり、感光体の回転が停止する現象（以下、感光体回転ロック）が発生し易くなる。また感光体回転ロックは、間欠印刷の連続等により、画像形成装置が運転開始停止を短いサイクルで繰り返した場合にも発生し易い。

また、上流側に感光体と同方向に回転する現像ロールを備え、下流側に感光体と逆方向に回転する現像ロールを備えた構成の噴水型と呼ばれる現像装置においては、感光体回転ロックは、感光体と同方向に回転する現像ロールと感光体との間で特に発生し易い。また感光体回転ロックは、特に、画像形成のプロセス速度が高速になると発生し易い。そのため、現像ロールや感光体の駆動制御と共に現像ギャップや磁極角等の適正値についても考慮する必要がある。

しかしながら、上記特許文献１及び２についてはこれらについては考慮されていない。また、特許文献４及び５については、感光体の回転開始のタイミング及び現像ロールの回転開始のタイミングを制御することについては何ら記載がない。そして、特許文献３については、感光体の回転開始のタイミング及び現像ロールの回転開始のタイミングを制御することや、磁極角度等をどのように設定するかについては何ら記載がない。

本発明の解決しようとする課題は、二成分の現像剤を用いた場合に、現像ロールと感光体との間に現像剤が詰まって感光体の回転が停止することを防止し、良好な画像形成が可能な画像形成装置及び制御方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。

本発明は、回転する像担持体と、前記像担持体表面に形成された静電潜像に前記像担持体の回転方向と同方向に回転する順方向回転現像ロールと前記像担持体の回転方向と逆方向に回転する逆方向回転現像ロールとからなる複数の現像ロールにて二成分現像剤を供給して前記静電潜像をトナー像とする現像装置と、前記複数の現像ロールの駆動と前記像担持体の駆動と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、前記複数の現像ロールの駆動開始時から、所定時間が経過した後に前記像担持体の駆動を開始させることを特徴としている。

本発明によれば、二成分の現像剤を用いた場合に、現像ロールと感光体との間に現像剤が詰まって感光体の回転が停止することを防止し、良好な画像形成が可能となる。

従来の画像形成装置の動作の一般的な設定方法を説明する図である。 回転する感光体が現像ロールと対向する位置を通過する際の感光体表面の電位状態を模式的に示したものである。 従来の画像形成装置における感光体の状態を説明する図である。 本発明の画像形成装置の構成の概略を説明する図である。 画像形成装置の制御について説明する図である。 現像装置を説明するための図である。 現像ロールと規制板とを説明するための図である。 現像ロールの磁極角度を説明するための図である。 ２つの現像磁極を有する現像磁極部の例を示す図である。 画像形成装置における制御の一例を示す図である。

本実施形態では、現像ロールと感光体との間の現像ギャップに二成分現像剤が詰まることで感光体の回転が停止する現象（以下、感光体回転ロックと呼ぶ。）の発生を防止するために、現像ロールの回転開始のタイミングと感光体の回転開始のタイミングとを適切に制御する。

以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の構成の概略を説明する図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、像担持体である感光体１１０、帯電装置１２０、露光装置１３０、現像装置１４０、転写装置１５０及びクリーニングブラシ１６０を有する。帯電装置１２０、露光装置１３０、現像装置１４０、転写装置１５０及びクリーニングブラシ１６０等は、感光体１１０の回転方向に沿って配置されている。また本実施形態の画像形成装置１００は、感光体１１０の駆動や現像ロールの駆動等を制御する主制御部２００を備えている。主制御部２００の詳細は後述する。

画像形成装置１００では、帯電装置１２０により感光体１１０の表面に一様に電荷が付与された後、画像データに応じて露光装置１３０により感光体１１０の表面にレーザ光が照射される。

これにより感光体１１０の表面に静電潜像が形成される。その後現像装置１４０により静電潜像が現像されて、感光体１１０の表面にトナー像が形成される。

本実施形態では、感光体１１０として、セレン感光体、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファス・シリコン（ａ‐Ｓｉ）等のプラス帯電感光体を用いた。

本実施形態の感光体１１０の現像方式は反転現像方式であり、トナーの帯電極性はプラス極性である。

連続紙１７０は搬送装置１８０〜１８４により転写装置１５０に搬送される。トナー像は、転写装置１５０により連続紙１７０上に転写される。

記録媒体である連続紙１７０上のトナー像は、プレヒータ１９０を通過する際に、トナー樹脂の転移温度付近まで加熱される。そしてトナー像は、ヒータを内蔵した加熱ロール１９１とバックアップロール１９２からなる定着機１９３により連続紙１７０に溶融固着される。トナー像が定着された連続紙１７０は、画像形成装置１００外へ排出される。また、トナー像が転写された後の感光体１１０は、クリーニングブラシ１６０により表面に付着したトナー等が除去される。除去されたトナー等は、図示しないブロアで吸引され、サイクロンフィルター及び廃トナーボックスに送られる。その後感光体１１０は図示しない除電ランプにより電荷を除電される。電荷を除去された感光体１１０の表面の電位は、０Ｖの状態になる。

次に図５を参照して本実施形態の画像形成装置１００の制御について説明する。図５は、画像形成装置の制御について説明する図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成される主制御部２００を有する。また本実施形態の画像形成装置１００は、感光体駆動部２１０、電源部２２０、現像ロール駆動部２３０、電源部２４０を有し、上記各部は主制御部２００により制御される。

感光体駆動部２１０は、主制御部２００の指示により、感光体１１０の駆動を制御する。電源部２２０は、主制御部２００の指示により、帯電装置１２０に電流を印加し、感光体１１０を帯電させる。現像ロール駆動部２３０は、主制御部２００の指示により、後述する現像ロール４１〜４３の駆動を制御する。電源部２４０は、現像ロール４１〜４３へ現像バイアス電圧を印加する。

本実施形態の画像形成装置１００では、上記構成により感光体１１０の駆動開始、帯電装置１２０による帯電、現像装置１４０の現像ロール４１〜４３の駆動開始、現像ロール４１〜４３に対する現像バイアス電圧の印加のタイミングを制御している。

次に本実施形態の画像形成装置１００で用いられる現像剤について説明する。本実施形態の画像形成装置１００では、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ。）を用いる。本実施形態の現像剤は、絶縁性のトナーと磁性のキャリアからなる。現像装置１４０は、摩擦帯電によりトナーを正極性に、キャリアを負極性に、それぞれ帯電させる。以下に、図６を参照して本実施形態の現像装置１４０について説明する。

図６は、現像装置を説明するための図である。本実施形態の現像装置１４０は、現像部４０、攪拌部５０、トナー貯蔵部６０を有する。

本実施形態の現像装置１４０では、感光体１１０の中心点をＣ１としたとき、中心点Ｃ１から地面と水平方向に伸ばした線Ｓａからより下側に現像部４０、攪拌部５０、トナー貯蔵部６０が配置されている。本実施形態では、現像部４０、攪拌部５０、トナー貯蔵部６０が感光体１１０の下側に配置されていることにより、飛散したトナーやキャリアを現像装置１４０内で回収し易くすることができる。

現像部４０は、現像容器７０、現像ロール４１、４２及び４３、キャリアキャッチロール４４、搬送ロール４５、一般的にドクタブレードと言われる規制板４６、混合攪拌器４７を有する。現像容器７０は、現像剤が収納される。現像ロール４１〜４３は、感光体１１０表面と対向するように設けられた現像剤供給手段である。尚本実施形態では現像ロールの数を３本としたが、これに限定されない。現像ロールの数は、２本であっても４本であっても良く、さらに５本以上であっても良い。

キャリアキャッチロール４４は、現像ロール４１〜４３より高い磁力に設定されており、現像工程によって感光体１１０表面に付着したキャリア粒子を除去するためのものである。

本実施形態では、キャリアキャッチロール４４を設けることで、確実にキャリアを現像部４０に戻すことが可能となる。すなわち本実施形態では、現像ロール４１〜４３よりも高い磁力に設定されたキャリアキャッチロール４４を設けることにより、現像装置１４０内に飛散したキャリアをキャリアキャッチロール４４に吸着させ、現像容器７０内に戻すことができる。尚本実施形態のキャリアキャッチロール４４の磁力は、１３００Ｇと設定している。

搬送ロール４５は、現像容器７０の収納された現像剤をくみ上げて現像ロール４１〜４３へ供給する。

本実施形態の現像ロール４１〜４３において、現像ロール４１は、感光体１１０の移動方向上流側に設けられた矢印ｃ方向（時計方向）へ回転するように設けられ、他の現像ロール４２、４３はそれぞれ矢印ｄ方向、矢印ｅ方向（いずれも反時計方向）へ回転するように設けられている。規制板４６は、現像ロール４１と現像ロール４２との間に設けられている。尚現像ロール４１〜４３及び規制板４６の構成の詳細は後述する。

本実施形態の現像部４０において、搬送ロール４５によってくみ上げられて搬送されて来た現像剤は、最初に現像ロール４３の背面、すなわち感光体１１０の表面と対向しない側の面に送り渡される。次に現像ロール４３によって搬送される現像剤は、現像ロール４３の上方に配置された現像ロール４２の背面に送り渡されて規制板４６へ送り込まれる。

規制板４６に送り込まれた現像剤は、第１の現像剤層と第２の現像剤層とに分配される。第１の現像剤層は、現像ロール４２及び規制板４６間を通過し矢印Ｂ１方向に搬送される現像剤であり、第２の現像剤層は規制板４６の背後を更に進み、現像ロール４１及び規制板４６間を通過し矢印Ｂ２方向に搬送される現像剤である。

分配された現像剤の内、第１の現像剤層をなす現像剤は、現像ロール４２及び現像ロール４３によって感光体１１０表面に対し接触しながら搬送され、感光体１１０上の静電潜像の現像に用いられる。尚現像ロール４３での現像領域を通過した現像剤は現像ロール４３から掻き取られ、現像容器７０の底部に戻される。一方、第２の現像剤層をなす現像剤は、現像ロール４１によって感光体１１０表面に対し接触しながら搬送され、感光体１１０上の静電潜像の現像に用いられる。尚現像ロール４１での現像領域を通過した現像剤は現像ロール４１から掻き取られて落下し、混合撹拌器４７を経て現像容器７０の底部に戻される。

尚本実施形態において、感光体１１０は、直径を２６２ｍｍとし、５７１ｒｐｍ〜７４８ｒｐｍの範囲で回転するものとした。また本実施形態の現像ロール４１〜４３は、直径を５５ｍｍとし、７４８ｒｐｍで回転するものとした。また本実施形態のキャリアキャッチロール４４は直径を３１．４ｍｍとし、搬送ローラ４５は直径を６５ｍｍとした。

次に本実施形態の現像装置１４０の有する撹拌部５０の構成を説明する。

本実施形態の攪拌部５０は、現像部４０とトナー貯蔵部６０との間に配置されており、二成分現像剤のトナーとキャリアが攪拌されるとともに摩擦帯電されるようになっている。攪拌部５０は、攪拌室５１を有する。また撹拌室５１には、現像ロール４１側から送り込まれた現像剤と、後述するトナー貯蔵部６０から繰り出されたトナーとを混合撹拌させる撹拌部材５３、５４が回転駆動可能に支持されている。撹拌室５１の底部には、現像剤を現像部４０へ繰り出すための現像剤繰出手段となる現像剤フィードロール５５が回転駆動可能に支持されている。

次にも本実施形態の現像装置１４０の有するトナー貯蔵部６０の構成を説明する。

トナー貯蔵部６０を構成するトナー収容部６１（以下、トナー容器と呼ぶ。）には、現像剤に混合されるトナーＴのみが収容されている。トナー容器６１の底部には、トナーＴを繰り出すためのトナー繰出手段となるトナーフィードロール６２が回転駆動可能に支持されている。

本実施形態の現像装置１４０では、現像容器７０に図示しないトナー濃度センサが設けられており、収納されている現像剤のトナー濃度を検知して、トナー濃度が基準値からずれると、トナー収容部６１からトナーＴが適時補給されるようになっている。尚トナー濃度とは、現像剤におけるキャリアとトナーの割合である。

以下に、本実施形態の画像形成装置１００において画像形成動作が実行されたときの現像装置１４０の動作を説明する。

印刷開始前の状態として、現像部４０にはトナーとキャリアを含む二成分系粉体現像剤Ｄが収容されている。また、撹拌室５１にも予め所定量の現像剤が収容されており、トナー容器６１にはトナーＴのみが収容されている。

印刷開始信号が発せられると、また現像部４０では現像ローラ４１、４２、４３、搬送ローラ４５及びキャリアキャッチロール４４が回転を開始した後に感光体１１０が矢印ａ方向への回転を開始する。また、撹拌部５０では撹拌部材５３、５４が一定時間回転し、撹拌室５１内の現像剤を一定値に摩擦帯電させる。

印刷を続ける内に現像部４０内の現像剤中のトナーが消費し、現像剤中のトナー濃度は減少して行く。トナー濃度が減少すると、現像部４０に設けたトナー濃度センサが、トナー濃度が低下したことを検出する。

トナー濃度の低下が検出されると、撹拌部５０の現像剤フィードローラ５５が予め設定された時間だけ回転し、現像剤を現像部４０へ供給する。そして、撹拌部５０から現像部４０に供給された現像剤は、現像ローラ４１から離れた現像剤とともに混合撹拌器４７に送り込まれ、混合撹拌器４７にて混合撹拌された上で現像容器７０の底部に送られる。

現像剤フィードローラ５５からの現像剤の繰り出し動作を停止させると、現像ローラ４１から解放された現像剤が撹拌室５１内に搬入され、現像部４０への供給により不足した分の現像剤が補充される。現像剤の量が規定量に達すると、現像剤の攪拌室５１への搬入は停止される。

以上のようにして撹拌室５１内に搬入された現像剤は、撹拌部材５３、５４によって撹拌されるとともに、攪拌室５１内に設けられたトナー濃度センサ（図示せず）によってトナー濃度の検出が行われる。ここで、トナー濃度が基準濃度より低い場合には、トナーフィードローラ６２を介してトナー容器６１内のトナーＴが撹拌室５１に供給される。

次に、図７を参照して現像ロール４１〜４３と規制板４６の構成を説明する。図７は、現像ロールと規制板とを説明するための図である。

本実施形態の現像装置１４０は、現像ロール４１と規制板４６との間隙であるドクタギャップ４６ａと、現像ロール４２と規制板４６との間隙であるドクタギャップ４６ｂとを有する。また本実施形態の現像装置１４０は、感光体１１０と現像ロール４１との間の現像ギャップＧ１、感光体１１０と現像ロール４２との間の現像ギャップＧ２、感光体１１０と現像ロール４３との間の現像ギャップＧ３を有する。

本実施形態では、現像ロール４１のみが感光体１１０の回転方向と同方向に回転する順方向回転現像ロールであり、現像ロール４２、４３は、感光体１１０の回転方向と逆方向に回転する逆方向回転現像ロールである。このため現像ロール４１は、感光体１１０と対向する位置で感光体１１０と逆方向に回転することになる。本実施形態では、感光体１１０と対向する位置で感光体１１０と逆方向に回転する現像ロール４１と、感光体１１０と対向する位置で感光体１１０と同じ方向に回転する現像ロール４２とを有する構成を噴水型の構成と呼ぶ。噴水型の構成を有する画像形成装置１００において、現像ギャップＧ１は、現像ギャップＧ２、Ｇ３と比べて現像剤が詰まりやすく、感光体回転ロックが発生し易い。

そこで本実施形態の画像形成装置１００では、ドクタギャップ４６ａの幅Ｗａ及びドクタギャップ４６ｂの幅Ｗｂ、現像ロール４１〜４３の磁極角度、現像ロール４１〜４３の駆動開始のタイミング、感光体１１０の回転開始のタイミングを調整して、感光体回転ロックの発生を防止する。

以下に図８を参照して本実施形態の現像ロール４１〜４３における磁極角度について説明する。図８は、現像ロールの磁極角度を説明するための図である。尚図８では、現像ロール４１〜４３の一例として、現像ロール４１について説明する。

本実施形態の現像ロール４１は、感光体１１０と回転軸が平行に配置されたスリーブ４１ａと、スリーブ４１ａ内に固定配置された円柱状の磁石体４１ｂとを含んで構成されている。磁石体４１ｂの外周部には、複数の磁極Ｓ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、・・が着磁され、感光体１１０と対向する部分には、現像磁極部４１ｃが配置されている。

本実施形態の現像ロール４１では、現像剤Ｄを、磁石体４１ｂの磁力により吸引し、スリーブ４１ａの外周に保持する。この現像剤Ｄはスリーブ４１ａの矢印方向（図上時計方向）の回転により搬送される。この搬送において現像剤Ｄは、規制板４６とスリーブ４１ａの間隙を通過する際に余分な現像剤が掻き落され、スリーブ４１ａ外周に均一に付着した状態で現像位置まで搬送される。余分の現像剤とは、スリーブ４１ａと規制板４６との間隙よりも厚くスリーブ４１ａの外周に保持された現像剤である。

現像磁極部４１ｃでは、現像剤Ｄは磁力線に沿って磁気ブラシを形成し、現像剤Ｄを矢印方向（図上時計方向）に回転する感光体１１０上の静電潜像と接触させることにより、感光体１１０の表面にトナー像を形成する。尚この現像磁極部４１ｃをここでは現像主極とする。

本実施形態では、感光体１１０の中心をＣ１、現像ロール４１の中心をＣ２としたとき、中心Ｃ１と中心Ｃ２とを結ぶ線Ｃ１−Ｃ２と、中心Ｃ２から現像磁極部４１ｃにおいて現像を行う位置Ｃ３を通って現像ロール４１の半径方向に伸びる線Ｓｂとのなす角度を磁極角度θと呼ぶ。位置Ｃ３は、現像を行う部分において最も磁力が大きくなる位置である。
尚ここでは現像ロール４１を例に挙げて説明したが、その他の現像ロール４２および４３についても、磁極角度の定義については同様である。但し、各現像ロール４１〜４３の磁極配置や磁力の値は、現像部の機能に応じてそれぞれ異なるものとする。本実施形態の現像ロール４１及び４２の現像主極の磁力は最高で５００〜８００Ｇであり、本実施形態の現像ロール４３の現像主極の磁力は最高で１１００Ｇ程度とする。

また図８の例では現像磁極部４１ｃに１つの磁極が備わっている構成で説明したが図９に示すように現像磁極部４１ｃに２つの磁極が備わる構成（ダブル磁極）にしてもよい。現像磁極部４１ｃを２つの磁極を有する構成にした場合には、感光体１１０への磁気ブラシの当たりがソフトになるため、画像欠けに強くなる。図９は、２つの現像磁極を有する現像磁極部の例を示す図である。図９に示す構成を有する現像磁極部は、例えば特開平８−３６３００５公報に開示されている。

次に、表１を参照して本実施形態の画像形成装置１００において感光体回転ロックが発生しないドクタギャップ４６ａ、４６ｂの幅、現像ロール４１〜４３の磁極角度、現像ロール４１〜４３及び感光体１１０の回転開始のタイミングの条件について説明する。

本実施形態では、画像形成装置１００において、印刷濃度は１．２５〜１．３０、印字密度４％、プロセス速度１６５０ｍｍ／ｓ（６６インチ／ｓ）、感光体１１０の表面電位を７００Ｖ、現像バイアス電圧を３５０Ｖとして、表１に示す条件で連続紙１７０を２０枚印刷するジョブを２０回行う加速試験を行った。

この加速試験は、消耗品が劣化した状態を仮想的に作り出すための試験である。現像ロール４１〜４３に最も負荷がかかるのは、駆動開始時である。そこで上記加速試験では、現像ロール４１〜４３を間欠的に駆動させるようにした。この加速試験の結果に基づき、現像剤詰まりが発生する条件を見出すことができた。尚印刷濃度は、画像欠損がでない濃度に設定されている。

本実施形態の画像形成装置１００では、加速試験結果に基づき、感光体回転ロックが発生しない条件となるように現像ロール４１〜４３及び感光体１１０の回転開始のタイミング等を制御する。

画像形成装置１００では、ドクタギャップ４６ａの幅Ｗａがドクタギャップ４６ｂの幅Ｗｂよりも広い方が、現像剤が現像ギャップＧ１に詰まりが起きやすい。この理由としては、現像剤は現像ギャップＧ１へ現像ロール４１のスリーブ４１ａの回転によって搬送されるが、現像ギャップＧ１では感光体１１０と現像ロール４１のスリーブ４１ａとの回転方向（すなわち速度ベクトル）は互いに反対になっていることが挙げられる。また、現像剤Ｄの搬送は重力に逆らって行われることも挙げられる。このため本実施形態では、ドクタギャップ４６ａが広い条件（現像剤Ｄが詰まりやすい条件）から順に加速試験を行った。

この加速試験では、各条件において、現像ロール４１〜４３の回転開始から感光体１１０の回転開始までの時間Ｈを変更し、各時間において連続紙１７０を２０枚印刷するジョブを２０回行った。時間Ｈは、５００ｍｓｅｃから２５００ｍｓｅｃまで、５００ｍｓｅｃずつずらして変更した。時間Ｈは現像ロール４１〜４３が駆動開始してから感光体１１０が駆動開始するまでの時間を示している。

また表１では、２０回中１回でも感光体回転ロックが発生した場合を×で表し、２０回中１回も感光体回転ロックが発生しなかった場合を○で表し、感光体回転ロックの前兆となる現象が見られた場合を△で表している。

感光体回転ロックの前兆となる現象とは、現像装置１４０が周期的に感光体１１０と離れるように動く現象である。この現象は、ドクタギャップ４６ａの幅が広いために現像ギャップＧ１を通過する現像剤の流量が多くなり、現像剤が現像ギャップＧ１を通過しにくくなるために発生する現象である。この現象が発生した状態で継続的に画像形成を行った場合、後に感光体回転ロックが発生することは明らかであり、そのため実機に適用することは望ましくない。なお、表１の○で表したときは、このような感光体回転ロックの前兆となる現象もみられなかったことを示している。

表１の条件１では、ドクタギャップ４６ａの幅Ｗａを１．６５ｍｍ、ドクタギャップ４６ｂの幅Ｗｂを０．５０ｍｍとした。また条件１では、現像ロール４１の磁極角度を−５°、現像ロール４２の磁極角度を−５°、現像ロール４３の磁極角度を２．５°とした。尚磁極角度は、図８に示す線Ｓｂが線Ｃ１−Ｃ２に対して時計回り方向に位置する場合をプラスとし、線Ｓｂが線Ｃ１−Ｃ２に対して反時計回り方向に位置する場合をマイナスとしている。

条件１では、時間Ｈが５００ｍｓｅｃ及び１０００ｍｓｅｃの場合には、×であり感光体回転ロックが発生する。条件１において時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃの場合には、○であり感光体回転ロックは発生しない。

条件２では、ドクタギャップ４６ａの幅Ｗａを１．２４ｍｍ、ドクタギャップ４６ｂの幅Ｗｂを０．７５ｍｍとした。また条件２における現像ロール４１〜４３の磁極角度は条件１と同様である。

条件２では、時間Ｈが５００ｍｓｅｃ及び１０００ｍｓｅｃの場合には、△であり、感光体回転ロックの前兆となる動作が見られた。また条件２において時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃの場合には、○であり感光体回転ロックは発生しない。

条件３では、現像ロール４１の磁極角度を−７．５とし、それ以外のドクタギャップ幅Ｗａ、Ｗｂ、現像ロール４２、４３の磁極角度は条件２と同様である。条件３においても条件２と同様に、時間Ｈが５００ｍｓｅｃ及び１０００ｍｓｅｃの場合には△であり、時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃの場合には○となった。

条件４では、現像ロール４１の磁極角度を−１０とし、それ以外のドクタギャップ幅Ｗａ、Ｗｂ、現像ロール４２、４３の磁極角度は条件２と同様である。条件４においても条件２と同様に、時間Ｈが５００ｍｓｅｃ及び１０００ｍｓｅｃの場合には△であり、時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃの場合には○となった。

条件５では、現像ロール４１の磁極角度を−１５．０とし、それ以外のドクタギャップ幅Ｗａ、Ｗｂ、現像ロール４２、４３の磁極角度は条件２と同様である。条件５においても条件２と同様に、時間Ｈが５００ｍｓｅｃ及び１０００ｍｓｅｃの場合には△であり、時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃの場合には○となった。

この加速試験から、ドクタギャップ４６ａのドクタギャップ幅Ｗａを１．６５ｍｍ以下とし、感光体１１０の駆動開始のタイミングより１５００ｍｓｅｃ以上早く現像ロール４１〜４３を駆動させれば、感光体回転ロックが発生しないことがわかる。尚ドクタギャップ４６ａのドクタギャップ幅Ｗａを１．２４ｍｍ未満とした場合には、現像ギャップＧ１における現像剤の流量はさらに減少し、感光体回転ロックは発生しにくい状態となる。よってドクタギャップ４６ａのドクタギャップ幅Ｗａを１．２４ｍｍ未満であって、時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ〜２５００ｍｓｅｃである場合には、感光体回転ロックが発生しないことは明らかである。

また、ドクタギャップ４６ａを１．６５ｍｍより広くした場合、画像に先端欠けが発生し、良好な画像形成を行うことができない。先端欠けとは、連続紙１７０の先端部分に発生する画像欠けである。また、時間Ｈを２５００ｍｓｅｃよりも大幅に長くした場合、感光体１１０がフィルミングを起こし、良好に画像形成を行うことができない。フィルミングとは、感光体１１０にトナーが融着して画像に白抜けができる現象である。

尚本実施形態では、搬送ロール４５の磁極角度は−７．５°とし、現像ギャップＧ１〜Ｇ３の幅は、以下の表２に示す通りである。

表２に示すように、画像形成装置１００の正面側における現像ギャップＧ１の幅は１．２４ｍｍ、画像形成装置１００の背面側における現像ギャップＧ１の幅は１．１６ｍｍである。尚ここで言う「正面側」とは、図４で言えば紙面表側から裏側へ向かう方向に見たときのことをいう。一方、「背面側」とは、図４で言えば紙面裏側から表側へ向かう方向に見たときのことをいう。現像ギャップＧ２、Ｇ３の画像形成装置１００における正面側における幅と背面側における幅も、表２に示す通りである。また本実施形態の画像形成装置１００のプロセス速度は、１０００ｍｍ／ｓ（４０インチ／ｓ）以上であることが好ましい。

以上の試験結果を踏まえると、本実施形態の画像形成装置１００では、ドクタギャップ４６ａを１．６５ｍｍ以下とし、時間Ｈが１５００ｍｓｅｃ以上となるように、現像ロール４１〜４３と感光体１１０の駆動を制御すれば、感光体回転ロックの発生を防止することができ、画質劣化のない良好な画像形成が可能となる。

以下に、図１０を参照して本実施形態の画像形成装置１００における制御の一例を説明する。図１０は、画像形成装置における制御の一例を示す図である。

本実施形態の画像形成装置１００では、主制御部２００により、感光体駆動部２１０、電源部２２０、現像ロール駆動部２３０、電源部２４０を制御する。主制御部２００は、時間Ｈが１５００ｍｅｓｃ以上となるように、現像ロール４１〜４３の回転開始のタイミングと、感光体１１０の回転開始のタイミングとを制御する。

本実施形態の主制御部２００は、現像ロール駆動部２３０により、タイミングｔ１１において現像ロール４１〜４３を駆動して、回転を開始させる。そして時間Ｈが経過したタイミングｔ１２において感光体駆動部２１０により感光体１１０を駆動して、回転を開始させる。このとき時間Ｈは、１５００ｍｅｓｃ以上であれば良い。

本実施形態の主制御部２００は、感光体駆動部２１０により感光体１１０を駆動させた後に、タイミングｔ１３で電源部２２０により帯電装置１２０へ電流を印加し、感光体１１０の表面を帯電させる。本実施形態では、主制御部２００は、感光体１１０の表面電位が７００Ｖとなるように電源部２２０を制御する。また本実施形態では、主制御部２００は、タイミングｔ１２とタイミングｔ１３の間が４００ｍｓｅｃとなるように制御する。

本実施形態の主制御部２００は、帯電装置１２０へ電流が印加された後に、タイミングｔ１４において電源部２４０により現像ロール４１〜４３へ現像バイアス電圧を印加する。本実施形態では、主制御部２００は、現像バイアス電圧が３５０Ｖとなるように電源部２４０を制御する。尚本実施形態においてタイミングｔ１３とタイミングｔ１４の間の時間は、感光体１１０の表面電位が残留電位（潜像電位）になる時間より長く、感光体１１０の２回転に要する時間より短ければ良い。

また、現像バイアス電位が印加されていない（０Ｖ）ときに、感光体１１０の帯電領域が現像ロールに対向する位置にくると、表面電位と現像バイアス電位との差が大きくなってキャリア飛びが起きやすくなる。そのため、タイミングｔ１３とタイミングｔ１４との間は短くするようにする。具体的には、タイミングｔ１３とタイミングｔ１４との間を、感光体１１０の帯電領域が形成されてから、現像ロールに対向する位置にくるまでの時間よりも短くする。そのような構成にすることで、バイアス電位と表面電位との差を小さくすることができ、キャリア飛びが起きにくくなる。

尚本実施形態では、プロセス速度が１６５０ｍｍ／ｓ（６６インチ／ｓ）のときは、タイミングｔ１３とタイミングｔ１４との間を１７０ｍｓｅｃになるようにし、１１５０ｍｍ／ｓ（４６インチ／ｓ）のときは、５００ｍｓｅｃになるようにしている。

以上に説明したように、条件１〜５において、主制御部２００による上記制御を行えば、感光体回転ロックの発生を防止できる。

したがって、一般的に実施されているドクタギャップ幅（Ｗａ、Ｗｂ）＝（０．７５、０．７５）なる条件（以下、通常条件）を本実施形態の画像形成装置１００に適用した場合にも、感光体回転ロックの発生を防止できる。

以下に、本実施形態の画像形成装置１００に通常条件を適用した場合の試験結果について説明する。

本実施形態の画像形成装置１００において、ドクタギャップ幅を通常条件である（Ｗａ、Ｗｂ）＝（０．７５、０．７５）とし、現像ロール４１、４２、４３の磁極角度＝（−７．５°、−５°、２．５°）とした。そして、印刷濃度は１．２５〜１．３０で表面電位７５０Ｖ、現像バイアス電位３５０Ｖ、時間Ｈを２０００ｍｓｅｃとし、印字密度４％の１６００ｋｆｅｅｔ（キロフィート）の連続印刷試験を行った。その結果、感光体回転ロックは発生しなかった。したがって本実施形態では、例えば時間Ｈを感光体１１０が１回転する時間より長い時間とすれば、十分に感光体回転ロックの発生を防止できる。

また本実施形態の画像形成装置１００は、キャリアキャッチロール４４により、現像装置１４０内に飛散したキャリアを回収するため、感光体１１０に対するキャリア付着を防止することができる。

すなわち本実施形態では、現像ロール４１〜４３の駆動開始のタイミング及び感光体１１０の駆動開始のタイミングを制御することにより、感光体回転ロックの発生を防止する。そして、現像ロール４１〜４３よりも磁力の強いキャリアキャッチロール４４により、飛散したキャリアを回収して感光体１１０に対するキャリア付着を防止する。

本実施形態では、上記構成を有することにより噴水型の構成を有する画像形成装置１００において、感光体回転ロックの発生を防止し且つ感光体１１０に対するキャリア付着を防止することができ、良好な画像形成を行うことができる。

さらに本実施形態の画像形成装置１００は、図６に示すように、線Ｓａからより下側に現像部４０、攪拌部５０、トナー貯蔵部６０が配置されているため、飛散したトナーやキャリアを現像装置１４０内で回収し易くすることができる。

尚本実施形態では、プラス帯電感光体、プラス帯電トナーの組み合わせの反転現像の例を示したが、マイナス帯電感光体、マイナス帯電トナーの組み合わせの反転現像でも、同じ効果が得られることは言うまでもない。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件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、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

４１、４２、４３ 現像ロール
４４ キャリアキャッチロール
４５ 搬送ロール
４６ 規制板
１００ 画像形成装置
１１０ 感光体
１２０ 帯電装置
１３０ 露光装置
１４０ 現像装置

特許３６２４６６６号公報 特許３２０３６７７号公報 特開２００８−２５７２２５号公報 特開２００８−１２９４１５号公報 特開平１１−２５８９０５号公報

Claims (10)

1. 回転する像担持体と、前記像担持体表面に形成された静電潜像に前記像担持体の回転方向と同方向に回転する順方向回転現像ロールと前記像担持体の回転方向と逆方向に回転する逆方向回転現像ロールとからなる複数の現像ロールにて二成分現像剤を供給して前記静電潜像をトナー像とする現像装置と、前記複数の現像ロールの駆動と前記像担持体の駆動とを制御する制御手段とを有した画像形成装置において
   前記制御手段は、
   前記複数の現像ロールの駆動開始時から、所定時間が経過した後に前記像担持体の駆動を開始させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の現像ロールよりも前記像担持体の回転下流側に配置されているキャリアキャッチロールを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記キャリアキャッチロールに設定された磁力は、前記複数の現像ロールに設定された磁力よりも強いことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記所定時間は、１５００ｍｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体を一様に帯電させる帯電装置を有し、
   前記制御手段は、
   前記複数の現像ロール、前記像担持体の順に駆動を開始させた後に、前記帯電装置の電流印加、前記複数の現像ロールへの現像バイアス電圧印加の順に制御を行い、
   前記帯電装置の電流印加時から前記現像バイアス電圧が印加されるまでの時間は、前記帯電装置によって形成された前記像担持体の帯電領域が、前記像担持体に形成されてから前記現像ロールに対向する位置にくるまでの時間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 当該画像形成装置のプロセス速度は１０００ｍｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の現像ロール及び前記キャリアキャッチロールは、前記像担持体の回転の中心を通る水平方向の直線位置より下側に配置されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記順方向回転現像ロールと前記逆方向回転現像ロールとの間に配置された規制板を有し、
   前記順方向回転現像ロールと前記規制板との間の幅を１．６５ｍｍ以下とし、
   前記逆方向回転現像ロールと前記規制板との間の幅を０．５０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体の回転の中心と現像ロールの回転の中心とを結んだ直線を第１の直線とし、
   前記像担持体の回転の中心と、現像ロールに設けられており前記像担持体に対向し且つ現像を行う磁極がある位置とを結んだ直線を第２の直線とし、
   前記第１の直線と前記第２の直線とが成す角度を磁極角度とし、
   前記磁極角度は、
   前記第２の直線が前記第１の直線に対して前記順回転方向現像ロールの回転方向と同じ方向に回転した位置にあるときを正の角度とし、
   前記第２の直線が前記第１の直線に対して前記逆回転方向現像ロールの回転方向と同じ方向に回転した位置にあるときを負の角度としたとき、
   前記順方向回転現像ロールの磁極角度を−５．０度以下としたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。
10. 回転する像担持体と、前記像担持体表面に形成された静電潜像に前記像担持体の回転方向と同方向に回転する順方向回転現像ロールと前記像担持体の回転方向と逆方向に回転する逆方向回転現像ロールとからなる複数の現像ロールにて二成分現像剤を供給して前記静電潜像をトナー像とする現像装置と、前記複数の現像ロールの駆動と前記像担持体の駆動とを制御する制御手段とを備えた画像形成装置における制御方法において、
    前記制御手段によって、
    前記複数の現像ロールの駆動開始から、所定時間が経過した後に前記像担持体の駆動を開始させることを特徴とする制御方法。

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