JP2013228585A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー供給ローラよりも下方に配置されたトナー収容部からトナー供給ローラ上へトナーを搬送する構成において、バンディングのない高品位な画像形成が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体ドラム１の静電潜像を現像する現像ローラと、現像ローラに現像剤を供給するトナー供給ローラと、を有し、感光体ドラムと現像ローラのニップ部において現像ローラ表面は感光体ドラム表面と同方向且つ感光体ドラムよりも早く移動し、現像ローラとトナー供給ローラのニップ部においてトナー供給ローラ表面は現像ローラ表面と同方向且つ現像ローラよりも速く移動するよう構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、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。

また、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、この電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つを一体的にカートリッジ化したものである。そしてこのカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。

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、トナーを供給する供給部材として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。

一方、上述のように感光体を中間転写体又は記録材担持体の下方に配置するような場合には、現像装置において、重力に反して現像剤担持体）や供給部材へ現像剤を供給する必要が生じることがある。すなわち、供給部材よりも下方に配置された現像剤収容部から供給部材へ現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いる必要がある。このような構成の現像装置について、特許文献１では、現像剤収容部から供給ローラへ重力に反して十分なトナー供給を行うための構成が記載されている。特許文献１においては、供給部材へ現像剤を供給する手段として供給部材の下側に受けシートを接触させる方法が開示されている。この方法によると、この受けシートによって、供給部材に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像剤担持体に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ画像の濃度低下を防止している。

特開２００３−１７３０８３号公報

しかしながら、上記従来構成においては、高印字率の画像を形成する場合等において受けシート上のトナーが一時的に減少する場合がある。この場合、供給部材と現像剤担持体との間の摩擦が不安定となり、現像ローラと感光体ドラムとの間のニップ部におけるスティックスリップにより、画像にバンディングが発生することがあった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、供給部材よりも下方に配置された現像剤収容部から供給部材上へ現像剤を搬送する構成の現像装置を用いて、画像のバンディングを抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体との間で第１ニップ部を形成し、前記第１ニップ部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の間で第２ニップ部を形成し、前記第２ニップ部で前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記供給部材よりも下方に配置され、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の現像剤を前記供給部材上に搬送する搬送部材と、を有する画像形成装置であって、前記第１ニップ部において、前記現像剤担持体の表面は前記像担持体の表面と同方向に、且つ前記像担持体の表面よりも速く移動し、前記第２ニップ部において、前記供給部材の表面は前記現像剤担持体の表面と同方向に、且つ前記現像剤担持体の表面よりも速く移動することを特徴とする。

本出願に係る発明によれば、供給部材よりも下方に配置された現像剤収容部から供給部材上へ現像剤を搬送する構成の現像装置を用いて、画像のバンディングを抑制する画像形成装置を提供することができる。

実施例１の電子写真画像形成装置の断面構成を表す模式図 実施例１のプロセスカートリッジの断面構成を表す模式図

本発明を図面に基づいて説明する。この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、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。

本発明の第１の実施例について図１〜図２により説明する。

［画像形成装置］
先ず、本発明に係る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１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み取り装置、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ブレード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（本実施例では負極性）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及びクリーニングブレード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、クリーニングブレード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、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２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。図２のプロセスカートリッジ７の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジの各部材の位置関係や方向等について記載する場合はこの姿勢における位置関係や方向等を示している。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。

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（時計方向）に回転駆動され、プロセススピードは６４ｍｍ／ｓｅｃである。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。感光体ドラム１の表面を形成するキャリア移送層は、ほぼ鏡面でありＲｚｊｉｓ＝１μｍである。表面硬度をビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて測定した結果、荷重６ｍＮでダイヤモンド圧子を押し込んだ場合のユニバーサル硬さ値（ＨＵ）は、１５０〜２２０Ｎ／ｍｍ２の範囲であった。

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おり、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、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。

上述のように感光体ドラム１は画像形成動作に従い、図示矢印Ａ方向に一方向に回転駆動する。また、感光体ドラム１にはクリーニングブレード６がカウンターで当接している。つまり、感光体ドラム１の回転に対して積極的に回転を妨げる方向に当接している。

これにより、感光体ドラム１に接触侵入し、かつ、感光体ドラム１よりも速い周速で回転する現像ローラ１７の影響によって、感光体ドラム１の回転速度が速まることに対しブレーキ制御を行っている。よって、感光体ドラム１や現像ローラ１７の回転にブレが生ずるのを防ぎ、バンディング画像の発生を防止する。

クリーニングブレード６は厚みｔ＝１．２ｍｍの板金にウレタンゴムを張り付けた構成であり、ドラムへの侵入量δ＝１．０ｍｍである。

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。このため特に感光体ドラム１の回転に対して影響を及ぼさない。

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を説明する。

現像ユニット４は、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を収容する現像剤収容室、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内のトナー収容部１８ａに収容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。本実施例において撹拌搬送部材は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。本実施例においては、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。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。本実施例において現像ブレード２１は現像ローラ１７に対してカウンターで当接している。つまり、現像ローラ１７の回転に対して回転を妨げる方向に当接している。

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、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。トナー供給ローラ２０の表面セル径を１００μｍ〜４００μｍとした。硬度は、ＡｓｋｅｒＣ硬度で１０°以下、ＡｓｋｅｒＦ硬度で６０°とした。表面粗さは、非接触式の粗さ測定において、Ｒｚｊｉｓ＝５０μｍである。

また、本実施例における供給ローラ２０の抵抗は１×１０^８（Ω）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との対向部においてトナーを挟むようにニップ部Ｎ（第１ニップ部）を形成する。ニップ部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２０が２００ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで図示矢印Ｅ方向に、互いの表面が同方向（本実施例で上から下に向かう方向）に移動するように回転する。周速はそれぞれ、１６０ｍｍ／ｓｅｃと８０ｍｍ／ｓｅｃである。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％である。

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。

本実施例においては、現像ローラ１７よりもトナー供給ローラ２０の硬度が低くなるようにしている。よって、侵入量を１．０ｍｍとし、周速比は２００％で互いの表面が同方向に移動する際には、接触部Ｎにおいて、トナー供給ローラ２０が大きく変形しながら回転することになる。また、変形するトナー供給ローラの方が、変形しない現像ローラよりも早く回転するように周速差を設けている。

これにより、現像ローラ１７よりも速い周速で回転するトナー供給ローラによって、現像ローラ１７は、回転速度が定常的に速まる方向の力を受け、回転をアシストされる。

従来のように、トナー供給ローラ２０が１００ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで図示矢印Ｅ方向に、互いの表面が逆方向に移動する（カウンター方向に回転する）場合においては、トナー供給ローラ２０によって現像ローラ１７の回転にブレーキがかかる。

ブレーキ方向の力を現像ローラ１７に与えることは、感光体ドラム１と現像ローラ１７間のスティックスリップを助長する。

感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップは、現像ローラの回転が感光体ドラムとの摩擦により遅くなる現象である。トナー供給ローラから現像ローラへ、現像ローラの回転を遅くするブレーキ方向の力が加わった場合、感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップが発生すると、より現像ローラの回転が遅くなる。この結果、バンディング画像が発生しやすくなる。

本実施例は、現像ローラ１７よりも速い周速で回転するトナー供給ローラによって、現像ローラ１７は、回転速度が定常的に速まる方向の力を受け、回転をアシストされるため、感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップが発生しても、バンディング画像の発生を低減することができる。

さらに、本実施例において、トナー供給ローラ２０にはバイアス電源６０（バイアス印加手段）から所定電圧を印加し、現像ローラ１７へのトナー供給安定化を図っている。負帯電性のトナーＴ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、トナー供給方向のマイナス電界となるようにＶｒｓ＝−５００Ｖが印加される。
これにより、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１７へ安定的にトナーを供給し画像濃度を満足することができる。かつ、周速差をもって回転するトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の間に、安定的にトナーが存在する状態となる。

例えば、トナー剥ぎ取り方向のプラス電界となるようにＶｒｓ＝−１００Ｖが印加された場合、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の間にトナーが存在しない状態が出現する。トナーを介在した際のトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の摩擦力と、トナーを介在せずにトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７が直に接触回転する際の摩擦力とが異なるため、トナー供給ローラの回転によって現像ローラ１７の回転速度が速まる影響にバラツキが生じる。

像パターンによっても、上記、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の間にトナーが存在しない状態が出現する場合がある。

そこで本実施例では、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７に対して、現像ローラ１７からトナー供給ローラ２０へのトナー剥ぎ取り方向の電界が発生する電位や同電位でなく、現像ローラ１７からトナー供給ローラ２０へのトナー供給方向の電界が発生するようにバイアスを印加することで、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の間に、安定的にトナーが存在する状態とすることで、バンディングを防止する。すなわち、バイアス電源６０は、トナー供給ローラ２０に印加するバイアス値から現像ローラに印加するバイアス値を減じた値がトナーの正規帯電極性と同極性となるように、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とにバイアスを印加する。

特に、現像装置が、重力に反して現像剤担持体や供給部材へ現像剤を供給する構成において、バンディング画像が発生しやすい傾向にあるのは、トナー供給ローラ周囲に安定的にトナーが存在しにくいためである。重力によりトナー供給ローラ周囲のトナーが落下し、ベタ画像の濃度不足にはいたらずとも、現像ローラとトナー供給ローラ間の摩擦が安定しない状態となり、バンディングが発生しやすい。

感光体ユニット１３と現像ユニット４は、感光体ドラム１表面に対し現像ローラ１７が７０μｍ侵入するよう当接する。すなわち、現像ローラ１７は感光体ドラム１との対向部においてトナーを挟むようにニップ部Ｍ（第２ニップ部）を形成する。感光体ドラム１が４０ｒｐｍで図示矢印Ａ方向に、現像ローラが１００ｒｐｍで図示矢印Ｄ方向に、互いの表面が同方向（本実施例で下から上に向かう方向）に移動するように回転する。現像ローラ周速と感光体ドラム周速はそれぞれ、８０ｍｍ／ｓｅｃと６４ｍｍ／ｓｅｃである。つまり現像ローラ周速／感光体ドラム周速で示される周速比は１２５％である。

本実施例では、現像ローラと感光体ドラムの表面速度、周速の差を１６ｍｍ／ｓｅｃとしている（接触現像方式において、感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップを効果的に低減するためには、周速差を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることが望ましい）。本実施例において、感光体ドラム１よりも現像ローラ１７の硬度が低くなるようにしている。よって、侵入量を７０μｍとし、周速比は１２５％で互いの表面が同方向に移動する際には、現像ローラが大きく変形しながら回転することになる。また、変形する現像ローラの方が、変形しない感光体ドラム１よりも早く回転するように周速差を設けている。

感光体ドラム１よりも現像ローラ１７の硬度が低くなるようにし、現像ローラ１７が感光体ドラム１よりも大きく変形しながら回転する構成とすることで、現像ローラ１７が接触回転する感光体ドラムからの影響を、極端に大きくすることなく適正に保つことができる。

また、周速の速い側、変形する側の現像ローラの表面粗さを感光体ドラムよりも大きくすることで、より変形が安定して行われ、現像ローラの回転がより安定化する。

本実施例において、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像可視化する際、感光体ドラム１と現像ローラ１７は接触・当接し、回転駆動される。また、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とはニップ部Ｎ（トナー供給ローラと現像ローラとでトナーを挟む部分）を形成し、回転駆動される。このとき各ニップ部Ｎとニップ部Ｍにおいて、ニップ部Ｎではトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の表面が同方向に移動し、ニップ部Ｍでは現像ローラ１７と感光体ドラム１の表面が同方向に移動する。そして、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％、現像ローラ周速／感光体ドラム周速で示される周速比は１２５％とする。トナー供給ローラ周速＞現像ローラ周速＞感光体ドラム周速とすることで、現像ローラの回転ブレを防ぎ、バンディングを防止できる。

また、ニップ部Ｎにおけるトナー供給ローラと現像ローラの周速差と、ニップ部Ｍにおける現像ローラと感光体ドラムの周速差とは、トナー供給ローラと現像ローラの周速差＞現像ローラと感光体ドラムの周速差の関係とすることで、感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップによるバンディングをより低減することができる。特に、トナー供給ローラと現像ローラの周速差＞現像ローラと感光体ドラムの周速差＞１０ｍｍ／ｓｅｃとすることで、感光体ドラムと現像ローラ間のスティックスリップによる現像ローラの回転ブレをより効果的に低減することできる。

更に、感光体ドラムよりも現像ローラを軟らかく、かつ変形するようにし、現像ローラよりもトナー供給ローラを軟らかく、かつ変形するようにする。つまり、ニップ部において周速の速い側の部材を軟らかく、かつ変形するようにすることで、現像ローラの回転ブレをより効果的に防ぎ、バンディングを防止できる。また、ニップ部において周速の速い側の部材の表面粗さを大きくすることで、現像ローラの回転ブレをより効果的に防ぎ、バンディングを防止できる。

以上説明したように、トナー供給ローラよりも下方に配置されたトナー収容部からトナー供給ローラ上へトナーを搬送する構成において、ニップ部Ｍにおいて、現像ローラの表面は感光体ドラムの表面と同方向に、且つ感光体ドラムの表面よりも速く移動し、ニップ部Ｎにおいて、トナー供給ローラの表面は現像ローラの表面と同方向に、且つ現像ローラの表面よりも速く移動する。これにより、現像剤ローラの回転ブレを抑制し、バンディング画像の発生を抑制することができる。

以上、実施例１について説明をした。前述した実施形態では、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、本発明は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、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、であっても良く、前記画像形成装置における現像装置に本発明を通用することにより同様の効果を得ることができる。

１ 感光体ドラム
１７ 現像ローラ
２０ トナー供給ローラ
２２ 撹拌搬送部材
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体との間で第１ニップ部を形成し、前記第１ニップ部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の間で第２ニップ部を形成し、前記第２ニップ部で前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記供給部材よりも下方に配置され、現像剤を収容する収容部と、前記収容部の現像剤を前記供給部材上に搬送する搬送部材と、を備える現像装置と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記第１ニップ部において、前記現像剤担持体の表面は前記像担持体の表面と同方向に、且つ前記像担持体の表面よりも速く移動し、
   前記第２ニップ部において、前記供給部材の表面は前記現像剤担持体の表面と同方向に、且つ前記現像剤担持体の表面よりも速く移動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２ニップ部における前記供給部材と前記現像剤担持体の周速差は、前記第１ニップ部における前記像担持体と前記現像剤担持体との周速差よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記第１ニップ部において、前記像担持体と前記現像剤担持体との周速差は１０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に画像形成装置において、
   さらに、
   前記供給部材に印加するバイアス値から前記現像剤担持体に印加するバイアス値を減じた値が前記現像剤の正規帯電極性と同極性となるように、前記供給部材と前記現像剤担持体とにバイアスを印加するバイアス印加手段を有することを特徴とする画像形成装置。
   

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