JP4908774B2

JP4908774B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4908774B2
Application number: JP2005135972A
Authority: JP
Inventors: 武志川村; 聖一篠原; 淳鈴木
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Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006313244A

Description

本発明は、像担持体上に形成した静電像を現像して可視化する画像形成装置に関するものであり、特に、像担持体と現像剤担持体との間に振動電圧を印加して現像を行う電子写真方式や静電記録方式などの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体を帯電手段により一様に帯電させた後、像担持体表面を画像情報信号に応じて露光することにより、像担持体の表面に静電像を形成する。この静電像は、次いで現像手段が現像剤を用いて現像剤像として可視化する。そして、この現像剤像を記録材上に、或いは一端中間転写体に転写した後に記録材上に転写し、更に定着装置にて定着させることによって記録画像を得る。

図９を参照して更に説明すると、同図は非磁性一成分現像方式を用いた従来の画像形成装置の概略構成を示している。

画像形成装置２００は、像担持体としての通常ドラム状とされる電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）２０１を回転可能に有している。帯電手段としての一次帯電器（帯電ローラ）２０２は、回転する感光ドラム２０１の表面を一様に帯電させる。次に、外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置２０３より感光ドラム２０１上に光照射を行い、静電像を感光ドラム２０１上に形成する。次いで、感光ドラム２０１上の静電像は、現像装置２１０が、帯電ローラ２０２の印加電圧（即ち、感光ドラム２０１の帯電極性）と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤のトナーＴにより可視像、即ち、トナー像として現像する。感光ドラム２０１上に形成されたトナー像は、転写部Ｍにおいて、転写手段としての転写帯電器（転写ローラ）２０４にて記録材Ｑに転写される。その後、記録材Ｑは感光ドラム２０１より分離され、続いて定着装置２０６に搬送される。ここで、記録材Ｑ上の未定着のトナー像は、熱、圧力によって永久像として記録材Ｑに定着される。次いで、記録材Ｑは、装置本体外に排出される。又、転写ローラ２０４で転写されずに残った感光ドラム２０１上のトナーＴは、クリーニング手段としてのクリーニング装置２０５にて除去され、感光ドラム２０１は次の画像形成プロセスに供される。

現像装置２１０は、現像剤として、例えば、負帯電性で、且つ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色いずれかの顔料を含有した、負帯電性非磁性一成分現像剤（トナー）Ｔを備える。現像装置２１０は、容器２１６内に、現像剤攪拌部材（攪拌部材）２１４を有する。図示の例では、容器２１６内には、板状の第１撹拌部材２１４Ａ、第２撹拌部材２１４Ｂが２つ設けられている。これら第１、第２攪拌部材２１４Ａ、２１４Ｂが図中矢印の方向に回転することにより、容器２１６内のトナーＴを、現像剤担持体としての現像ローラ２１１へと搬送する。

非磁性一成分現像法においては、磁力による現像ローラ２１１へのトナー供給が不可能であるため、現像ローラ２１１には、現像剤供給部材として、弾性体、例えば弾性発泡体（ウレタンスポンジなど）製の現像剤供給及び剥ぎ取りローラ（以下「現像剤供給ローラ」という。）２１２が当接されている。

現像ローラ２１１には、現像剤量規制部材として規制ブレード２１３が当接されており、現像ローラ２１１上のトナーＴを規制してトナー薄層を形成し、現像領域（感光ドラム２０１と現像ローラ２１１との対向位置）Ｎに搬送されるトナー量を規定すると同時に、トナーＴを帯電させる。

現像ローラ２１１は、現像領域Ｎで感光ドラム２０１の表面と所定の間隔（以下「ＳＤギャップ」という。）をおいて対向配置されている。そして、少なくとも現像工程時には、現像ローラ２１１に所定の現像バイアスを印加することで、感光ドラム２０１と現像ローラ２１１との間には振動電界が形成される。

斯かる構成の現像装置２１０において、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ２１１の表面に付着して現像領域Ｎに搬送されてきたトナーＴは、上記振動電界によって現像ローラ２１１と感光ドラム２０１との間で往復運動を行う。これにより、感光ドラム２０１の表面に形成された静電像に応じて、トナーＴが現像ローラ２１１から感光ドラム２０１上へと転移し、該静電像をトナー像として可視化する。ここでは、現像装置２１０は、感光ドラム２０１の帯電極性と同極性のトナーＴを、感光ドラム２０１上の露光により電位が減衰した部分に転移させる反転現像によりトナー像を形成する。

しかしながら、上述のような従来の技術においては、次に説明する「スジ状濃度ムラ」と呼ばれる画像不良が発生してしまう場合がある。図１０及び１１を参照して、このスジ状濃度ムラについて説明する。図１０は感光ドラム２０１と現像ローラ２１１とを長手方向から観測したモデル図であり、図１１は感光ドラム２０１と現像ローラ２１１とを回転方向から観測したモデル図である。図中、感光ドラム２０１、現像ローラ２１１上の斜線部がトナーＴを表す。図に示すように、感光ドラムと現像ローラ間に現像バイアスを印加した場合、現像領域の近傍において、飛散トナーが発生する。その際、飛散トナーは周辺のトナーと引き合って、図に示すように現像領域から現像ローラの回転方向上流側の現像ローラ上にスジ状に降り積もっていく。そのため、飛散トナーが降り積もった個所では、現像ローラ上トナーのり量が増えてしまう。その結果、トナーのり量が増えた部分の画像濃度が高くなってしまう。スジ状濃度ムラとは、上記した理由によって、画像濃度にムラが生じる現象である。

上記したスジ状濃度ムラは、感光ドラムと現像ローラの位置関係によって、発生しやすさが変わる。図１２、図１３は感光ドラム２０１と現像ローラ２１１の位置関係を示した図である。図１２のように感光ドラム２０１の回転中心２０１Ａが現像ローラ２１１の回転中心２１１Ａよりも重力方向に対して上方向に位置した場合、上記した飛散トナーが現像ローラ上に積もりやすく、スジ状濃度ムラが発生し易い。それに対して、図１３のように、感光ドラム２０１の回転中心２０１Ａが現像ローラ２１１の回転中心２１１Ａよりも重力方向に対して下方向に位置した場合、上記した飛散トナーが現像ローラ上に積もり難く、スジ状濃度ムラが発生し難い。

ところで、飛散トナーを低減させるため現像バイアスを変化させるという提案がされている。例えば特許文献１では、現像バイアスの振幅成分（Ｖｐｐ）について、非画像形成時を画像形成時より低く設定するというものであり、具体的に、実施例１では画像形成時のＶｐｐ１５００Ｖに対し、非画像形成時のＶｐｐを０Ｖとしている。さらに、実施例２では、高圧の立ち上がりを考慮して非画像形成時のＶｐｐを３００Ｖとしている。

また、特許文献１においては、磁性一成分現像剤を用いた画像形成装置であり、且つ感光ドラムの回転中心位置は現像ローラの回転中心位置よりも重力方向に対して下方向である。
特開平２００３−２９５５６６号公報

このように特許文献１において、トナー飛散の問題は開示されているが、感光ドラムの回転中心位置は現像ローラの回転中心位置よりも重力方向に対して下方向であるので、上述したスジ状濃度ムラの問題の認識はなかった。即ち、感光ドラムの回転中心が現像ローラの回転中心よりも重力方向に対して上方向に位置した場合に特有の問題である、飛散トナーが現像ローラ上に積もりやすいことによるスジ状濃度ムラの発生の問題の認識がなかった。

また、特に簡易な高圧電源を用いた時、非画像形成時から画像形成時における現像バイアスの切り換え時に現像バイアス波形のオーバーシュートが発生し、リーク現象が起こる場合がある。しかしながら、特許文献１においては、このようなリーク現象をも防止するという技術思想を全く有していなかった。

本発明の目的は、飛散現像剤が現像領域よりも現像剤担持体回動方向上流側に積もることによる不具合を解決する画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、スジ状の濃度ムラの発生を抑制する画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、高品位な画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、像担持体と現像剤担持体との間に振動電圧を印加する電源として簡易なものを用いたとしても、リーク現象が発生しない画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、複数の画像形成ステーションが設けられた画像形成装置において、像担持体と現像剤担持体との間に振動電圧を印加する電源の低コスト化を実現し、且つスジ状濃度ムラ等を防止し、安定した画像を形成することのできる画像形成装置を提供することである。

本発明によれば、像担持体と、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電圧を印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へと現像剤を供給する画像形成装置において、前記像担持体の回動中心位置が前記現像剤担持体の回動中心位置よりも重力方向において上方向に配置されており、非画像形成時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電圧を印加する期間を備え、この期間の前記振動電圧のピーク間電圧Ｖｐｂは、画像形成時の前記振動電圧のピーク間電圧Ｖｐａよりも小さくされ、前記期間において、前記現像剤担持体が第１の速度で回転している場合よりも、第１の速度より大きな第２の速度で回転している場合の方が、前記Ｖｐａに対する前記Ｖｐｂの割合であるＶｐｂ／Ｖｐａを大きくすることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、飛散現像剤を低減し、スジ状濃度ムラ等の不良画像を抑制することができる。また、像担持体と現像剤担持体との間に振動電圧を印加する安価な電源を用いた画像形成装置を提供することが可能である。さらに、像担持体と現像剤担持体との間に印加する振動電圧を切り替えるときにリーク現象が発生しない画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、図１を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体（以下「装置本体」という。）１００Ａに接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト、或いは装置本体に接続され例えば光学的に原稿情報を読み取り電気信号に変換する原稿読み取り装置などの外部装置からの画像情報信号に応じて、電子写真方式を利用して記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などの４色フルカラーの画像を形成することのできるレーザビームプリンタである。

画像形成装置１００は、像担持体としての感光ドラム１を回転可能に有している。帯電手段としての一次帯電器（帯電ローラ）２は、回転する感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。帯電ローラ２には、電圧印加手段としての帯電バイアス印加電源２１より、感光ドラム１が所望の基準電位（暗電位Ｖｄ）となるように所定の帯電バイアスが印加される。次に、外部装置より入力された画像情報に対応して、露光装置（本実施例ではレーザスキャナ）３より感光ドラム１上に光照射を行い、感光ドラム１上に静電像を形成する。

次いで、感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置１０によって、帯電ローラ２の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤のトナーＴにより可視像、即ち、トナー像として反転現像される。現像装置１０の動作については後述して更に詳しく説明する。

一方、感光ドラム１上のトナー像の形成と同期して、記録材供給部３０から、感光ドラム１と転写手段としての転写帯電器（転写ローラ）４との対向部（転写部）Ｍとに搬送されてくる。つまり、記録材収容部としてのカセット３１から記録材供給手段としての供給ローラ３２によって送り出された記録材Ｑは、レジストローラ３３によってトナー像と記録材Ｑ上の画像転写領域との同期をとって転写部Ｍへと記録材Ｑを搬送する。

こうして、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写手段としての転写帯電器（転写ローラ）４にて記録材Ｑに転写される。転写ローラ４には、電圧印加手段としての転写バイアス電源４１より、トナーＴの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の転写バイアスが印加される。

その後、記録材Ｑは感光ドラム１より分離され、続いて記録材搬送手段８によって定着装置６に搬送される。ここで、記録材Ｑ上の未定着のトナー像は、熱、圧力によって永久像として記録材Ｑに定着される。次いで、記録材Ｑは、装置本体１００Ａ外に排出される。

又、転写帯電器４で転写されずに残った感光ドラム１上のトナーＴは、クリーニング手段として、クリーニングブレードなどを備えるクリーニング装置５にて除去され、感光ドラム１は次の画像形成プロセスに供される。

［現像装置］
次に、図１の現像装置１０について更に詳しく説明する。

本実施例における現像装置１０の基本構成は、図９を参照して前述したものと同様である。つまり、本実施例では、現像装置１０は、非磁性一成分非接触現像方式を採用しており、容器（現像装置本体）１６に、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ１１と、現像ローラ１１へ現像剤を供給するとともに現像ローラ１１から現像剤を剥ぎ取る現像剤供給及び剥ぎ取り部材としての現像剤供給ローラ１２と、現像ローラ１１上に担持される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材としての規制ブレード１３と、現像剤としての絶縁性の非磁性一成分現像剤（トナー）Ｔと、板状の現像剤攪拌部材（攪拌部材）１４と、を備えている。

感光ドラム１と現像装置１０との対向部において、現像剤を収容する容器１６は一部開口しており、この開口部の長手方向略全域にわたり、容器１６外に一部露出するようにして、現像ローラ１１が回転可能に設けられている。本実施例では、現像ローラ１１は、図中矢印方向、即ち、感光ドラム１と現像ローラ１１との対向部（現像領域）Ｎにおいて各表面移動方向が同方向となるように回転する。

本実施例では、トナーＴは負帯電性であり、且つ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色いずれかの顔料を含有した、負帯電性非磁性一成分現像剤（トナー）である。撹拌部材１４が図中矢印の方向に回転することにより、容器１６内のトナーＴを、現像ローラ１１へと搬送する。

現像剤供給ローラ（現像剤供給及び剥ぎ取りローラ）１２は現像ローラ１１に当接されており、現像ローラ１１との当接部（ニップ部）でカウンタ方向、即ち、現像ローラ１１と現像剤供給ローラ１２の表面移動方向が当接部にて反対方向となるように回転することで、トナーＴを現像ローラ１１上に供給する。又、これと同時に、現像剤供給ローラ１２は、感光ドラム１の対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ１１上のトナーを剥ぎ取る。

容器１６内には、仕切り板１５が設けられており、攪拌部材１４によって常に一定量のトナーを現像ローラ１１近傍の現像剤供給ローラ１２上に供給すべく、該仕切り板の高さは適正化されている。攪拌部材１４は、図９に示したように２個若しくはそれ以上であってもよく、現像装置１０の構成にあわせて容器１６の端部から現像ローラ１１（若しくは現像剤供給ローラ１２）の近傍までトナーＴを搬送することができれば、その個数は何ら限定されるものではない。又、攪拌部材１４は、各種形状に加工された板状もしくはスクリューであってよい。

現像ローラ１１には、現像剤量規制部材として規制ブレード１３が当接されており、現像ローラ１１上のトナーＴを規制してトナー薄層を形成し、現像領域Ｎに搬送されるトナー量を規定すると同時に、トナーＴを摩擦帯電させる。現像領域Ｎに搬送されるトナー量は、現像ローラ１１上に接触する規制ブレード１３の当接圧や当接長さなどにより決定することができる。規制ブレード１３としては、厚さ数百μｍのリン青銅、ステンレスなどの金属薄板上に、樹脂製の規制部が接着若しくは溶着されており、金属薄板の弾性によって規制ブレード２１３は均一に現像ローラ２１１に当接されているチップブレードなどを用いることができる。この金属薄板の材質、厚さ、侵入量、設定角によって規制ブレード２１３の当接条件を決定することができる。

現像ローラ１１は、現像領域Ｎで感光ドラム１の表面と所定の間隔（ＳＤギャップ）をおいて対向し、感光ドラム１の回動中心位置が現像ローラ１１の回動中心位置よりも重力方向に対して、上方向に配置されている。そして、少なくとも現像工程時には、詳しくは後述するように現像ローラ１１に所定の現像バイアスを印加することで、感光ドラム２０１と現像ローラ１１との間には振動電界が形成される。

斯かる構成の現像装置１０において、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ１１の表面に付着して現像領域Ｎに搬送されてきてトナーＴは、電圧印加手段としての現像バイアス電源１８から印加される現像バイアスによって現像ローラ１１と感光ドラム１との間で往復運動を行う。これにより、感光ドラム表面に形成された静電像に応じて、トナーＴが現像ローラ１１から感光ドラム１上へと転移し、該静電像をトナー像として可視化する。

図２を参照して更に説明すると、本実施例では、現像装置１０は、非磁性一成分非接触現像方式（ジャンピング現像方式）を採用しており、現像に先立ち、感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定極性（本実施例では負極性）の所定電位（暗電位Ｖ_Ｄ）に一様に帯電される。そして、露光装置３での露光により電位が減衰して静電像の画像部の電位（明電位Ｖ_Ｌ）部分が形成される。感光ドラム１と現像ローラ１１との間には一定の間隔（ＳＤギャップ）が設けられ、現像ローラに現像バイアスとして交流電圧に直流成分を重畳した振動電圧を印加して現像を行う。現像ローラ１１には、明電位Ｖ_ＬよりもトナーＴの正規の帯電極性（本実施例では負極性）側であり、暗電位Ｖ_ＤよりもトナーＴの正規の帯電極性と逆側である直流成分Ｖｄｃが重畳される。この直流成分値Ｖｄｃと静電像の画像部の電位Ｖ_Ｌとにより現像コントラストＶｃｏｎｔが形成される。こうして形成される感光ドラム１と現像ローラ１１との間の振動電界のうち、感光ドラム１へトナーを付勢するトナー飛ばし側電圧のピーク電圧（Ｖｍａｘ）により、トナーＴが現像ローラ１１から感光ドラム１の方向に向かう力を受け、一方、現像ローラ１１へトナーを付勢するトナー戻し側電圧のピーク電圧（Ｖｍｉｎ）により、トナーＴは現像ローラ１１の方向に引き戻す力を受ける。この過程の繰り返しにより、静電像の画像（明電位ＶＬ）部分にトナーＴが付着する。即ち、感光ドラム１の暗電位に対しても、明電位に対しても、感光ドラム１と現像ローラ１１との間に交番電界が形成される。

本実施例では、感光ドラム１として、φ３０ｍｍのアルミニウム素管表面に、感光材料、（本実施例ではＯＰＣ）を塗工して構成されている部材を用いた。又、現像ローラ１１として、φ１６ｍｍのアルミニウム素管表面に、カーボン、グラファイトを分散したフェノール樹脂溶液をスプレー塗工した部材を用いた。現像ローラ１１の長手（軸線）方向の両端部には、離間部材としてコロ（図示せず）を設置し、これを感光ドラム１の表面に突き当てることで感光ドラム１表面と現像ローラ１１表面とのＳＤギャップを保つ。本実施例では、ＳＤギャップは３００μｍとした。又、現像剤供給ローラ１２として、φ５の金属芯金に厚さ４．５ｍｍのウレタンフォームを外周に形成した部材を用いた。そして、規制ブレード１３の金属薄板として厚さ０．１ｍｍのリン青銅板を用いた。

図３は、本実施例の画像形成装置１００の概略制御ブロックを示す。画像形成装置１００は、制御の中心的素子たる制御手段（ＣＰＵ）５１を備え、記憶手段たるＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３に記憶されたプログラム、データを用いて画像形成装置１００をシーケンス動作させる制御部５０を有する。制御部５０は、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置１０、転写ローラ４、定着装置６、記録材供給部３０、電源など、画像形成装置１００の各部の動作を統括制御する。

制御部５０には、画像処理部６０が接続されており、画像処理部６０は、装置本体１００Ａに対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器或いは原稿読み取り装置からの画像信号を受信すると共に、制御部５０に画像形成に係る信号を送信する。制御部５０は、斯かる画像形成信号に従って、画像形成装置１００の各部の動作を制御する。又、画像形成装置本体１００Ａには、表示部、キーなどの入力手段などを備える操作部７０が設けられており、制御部５０のＣＰＵ５１に接続されている。

［現像バイアス］
次に、本実施例で用いる感光ドラム１と現像ローラ１１との間に印加する、現像バイアスについて図４を用いて説明する。図４−１に画像形成時（現像時）の現像バイアス波形、図４−２に非画像形成時（非現像時）の現像バイアス波形のモデル図を示す。ここで、画像形成時とは、静電潜像形成領域が現像位置にあるときであって、言い換えれば、任意の画像情報に対して感光ドラム１に静電潜像が形成され得る領域が現像位置にあるときである。一方、非画像形成時とは、感光ドラム１に静電潜像が形成され得る領域以外の領域が現像位置にあるときである。本実施例では非画像形成時において、感光ドラム１と現像ローラ１１との間に振動電圧を印加する期間を備えている。感光ドラム１Ｖｍａｘにおいて、画像形成時では−１２００Ｖ、非画像形成時では−８４０Ｖとしている。Ｖｍｉｎに関しては、画像形成時、非画像形成時ともに＋６００Ｖである。即ち、現像バイアスの振動電圧のピーク間電圧は、非画像形成時には画像形成時よりも小さく設定される。また、Ｖｍａｘの絶対値は、非画像形成時には画像形成時よりも小さく設定される。

［非画像形成時におけるＶｍａｘの最適値］
次に、非画像形成時におけるＶｍａｘ値について説明する。〔背景技術〕にて説明したが、スジ状濃度ムラは現像領域で発生した飛散トナーが、現像ローラの回転方向上流部に降り積もることで発生する。それを低減させるためには、トナー飛ばし側電界である現像バイアスのＶｍａｘの絶対値をできるだけ小さくし、現像ローラ上のトナーが感光ドラムへ飛翔することを防ぐのが効果的である。しかしながら、Ｖｍａｘ値を０Ｖにするなど、画像形成時のＶｍａｘ値と非画像形成時のＶｍａｘ値の電位差が大きくなるほど、バイアス切り換え時に発生する高圧電源のオーバーシュート量が大きくなってしまう。図５にオーバーシュートのモデル図を示す。図中の実線がオーバーシュート発生したときのバイアス波形であり、破線が設定波形である。このオーバーシュートによって、実際の最大ピーク間電圧値（Ｖｐｐ）が予め設定された設定ピーク間電圧Ｖｐｐ値よりも大きくなり、リーク現象等の不具合が生じてしまう。

本発明者らの実験によれば、画像形成時におけるピーク間電圧Ｖｐｐ値をＶｐａとし、非画像形成時におけるピーク間電圧Ｖｐｐ値をＶｐｂとした場合、Ｖｐｂ＜Ｖｐａとすれば、スジ状濃度ムラに対して効果が得られることがわかった。さらにはＶｐｂをＶｐａ×０．９以下（９０％以下）にすることで、上記したスジ状濃度ムラを低減し、画像上においても問題にならない程度にすることが可能となった。一方、非画像形成時の交流成分をオフしてＶｐｂを０Ｖとするとオーバーシュートが発生するので、非画像形成時の交流成分はオンさせるのが良く、更には、ＶｐｂをＶｐａ×０．７以上（７０％以上）に保つことで、簡易な高圧回路を用いた低コストの高圧電源においてもオーバーシュートによるリーク現象を防止することがわかった。

本実施例においては、前記したように画像形成時のピーク間電圧Ｖｐｐを１８００Ｖ、非画像形成時のピーク間電圧Ｖｐｐを１４４０Ｖ＝Ｖｐａ×０．８としている。

なお、非画像形成時に感光ドラムと現像ローラとの間に振動電圧を印加するのは、必ずしも非画像形成時全てにおいて行なうことが必要なわけではなく、非画像形成時の一部の期間としても良い。例えば、画像形成時の直前の非画像形成時だけ前記振動電圧を印加しても良い。また、非画像形成時から画像形成時となるまでの間に振動電圧のピーク間電圧を複数段階徐々に上げていっても良い。このように、非画像形成時に感光ドラム１と現像ローラ１１との間に振動電圧を印加する期間を備え、この期間の振動電圧のピーク間電圧は、画像形成時の振動電圧のピーク間電圧よりも小さくなるように設定されれば良い。

次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと実質的に同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

本実施例２では、画像形成時のＶｍａｘを−１２００Ｖ、Ｖｍｉｎを＋６００Ｖに対して、非画像形成時のＶｍａｘを−１０２０Ｖ、Ｖｍｉｎを＋４２０Ｖとしている。

本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと実質的に同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

本実施例３では、画像形成時のＶｍａｘを−１２００Ｖ、Ｖｍｉｎを＋６００Ｖに対して、非画像形成時のＶｍｉｎを＋２４０としＶ、Ｖｍａｘは画像形成時を同等のを−１２００Ｖとしている。

即ち、実施例２、３ともに、感光ドラムと現像ローラとの間に印加される振動電圧のピーク間電圧は、非画像形成時において画像形成時よりも小さく、実施例２においては、Ｖｍａｘの絶対値は、非画像形成時において、画像形成時よりも小さい。

以下に、上記した実施例１〜３の効果を比較例を用いて説明する。

（比較例１）
比較例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと実質的に同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

比較例１では、現像バイアスの振動電圧のピーク間電圧値は、画像形成時、非画像形成時ともに同値の現像バイアスを印加した。

（比較例２）
比較例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと実質的に同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

比較例２では、現像バイアスの振動電圧ピーク間電圧値は、画像形成時、非画像形成時ともに同等の１８００Ｖｐｐであるが、非画像形成時の直流成分Ｖｄｃを画像形成時のものよりも下げた構成である。画像形成時のＶｄｃ＝−３００Ｖに対して、非画像形成時のＶｄｃ＝−１２０Ｖとした。

（比較例３）
比較例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと実質的に同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

比較例３では、現像バイアスの振動電圧のピーク間電圧値は、画像形成時、非画像形成時ともに同等の１８００Ｖｐｐであるが、非画像形成時の直流成分Ｖｄｃを画像形成時のものよりも上げた構成である。画像形成時のＶｄｃ＝−３００Ｖに対して、非画像形成時のＶｄｃ＝−４８０Ｖとした。

実施例１〜３及び比較例１〜３におけるスジ状濃度ムラの発生状況を以下表１に示す。

なお、スジ状濃度ムラは、ハーフトーン画像とベタ黒画像において、目視評価により発生レベルを評価した。

表の○は発生無し、○△は若干目視できるが画像問題にならないと判断できるレベルであり、△は目視可能で、画像問題となるレベルであり、×は非常にレベルが悪い。

表１から解るように、実施例１〜３においては、○及び○△であり、スジ状濃度ムラを改善できている。特に、現像バイアスの交流成分のうち、トナーを現像ローラから感光ドラムに向かう方向に付勢するピーク電圧Ｖｍａｘを小さくする実施例１の構成が最も効果が大きく、◎と表記している。それに対して、比較例１〜３では、スジ状濃度ムラを低減はするが、画像問題になるレベルである。

本実施例２では、画像形成装置に装置の使用雰囲気環境を検知する温湿度センサーを具備し、使用環境によって、非画像形成時のＶｍａｘ値を変化させる構成である。Ｖｍａｘの絶対値が小さくなるほど、非画像形成時のピーク間電圧も小さくなるように設定する。本発明者らの検討によれば、高温高湿の使用環境において、飛散トナーが多く、低温低湿になるにつれて飛散トナーが少なくなる現象を見つけた。使用環境に応じて、非画像形成時のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｐｂ）と画像形成時のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｐａ）の関係を以下の表２に示した。

このように使用環境に応じて、Ｖｐｂ値を変化させることにより、使用環境によって変化するスジ状濃度ムラを確実に防止することが可能となる。

本実施例５では感光ドラムの表面回転速度（周速度）を切り替え可能な画像形成装置において、非画像形成時のＶｍａｘ値を変化させる構成である。Ｖｍａｘの絶対値が小さくなるほど、非画像形成時のピーク間電圧も小さくなるように設定する。本発明者らの検討によれば、感光ドラムの表面回転速度（一般的にはプロセススピードと呼ぶ）によって、スジ状濃度ムラのレベルが変化した。本実施例におけるプロセススピードと非画像形成時のＶｐｐ（Ｖｐｂ）と画像形成時のＶｐｐ（Ｖｐａ）との関係を以下表３に示した。

本実施例における画像形成装置においいては、現像ローラの表面回転速度は感光ドラムの表面回転速度の１５０％としている。つまり、プロセススピードが上がるにつれて、現像ローラも速く回転することになる。プロセススピードが上がるほど飛散トナーは増していくが、現像ローラの回転も速くなるために、飛散トナーが上流側に積もる前に回転してしまうため、プロセススピードが上がるほど、スジ状濃度ムラのレベルが良い結果となった。そのため、本実施例の構成によって、プロセススピードによって変化するスジ状濃度ムラを確実に防止することが可能となる。

［画像形成装置の全体構成及び動作］
図６を参照して、本発明に係る画像形成装置の他の実施例の全体構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置１１０は、実施例１の画像形成装置１００の現像装置を、４つ縦に配列させたタンデム式のカラー画像形成装置であり、実施例１のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

実施例６の画像形成装置においては、第一の画像形成ステーション（１ｓｔと呼ぶ）にマゼンタＭ、第二の画像形成ステーション（２ｓｔ）にシアンＣ、第三の画像形成ステーション（３ｓｔ）にイエローＹ、第四の画像形成ステーション（４ｓｔ）にブラックＫのトナーＴを備える。そして、それぞれの画像形成ステーションの像担持体に転写材を順に搬送し、それぞれの画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写材上に順次重ね合わせて転写することによりカラー画像を得る構成である。なお、各画像形成ステーションは収容されるトナーの色以外は同じ構成であり、図６において第四のブラック用画像形成ステーション以外では符号を省略した。

［現像バイアスのタイミング］
本装置においては、感光ドラム１と現像ローラ１１との間に振動電圧を印加する現像バイアス高圧電源１１１を簡易的なものにするために、各画像形成ステーションにおける各色用の現像バイアスのＶｍｉｎを共有させ、同一の値を印加するＶｍｉｎ印加手段１１３を有し、Ｖｍａｘに関しては各色ごと任意の値を取れるＶｍａｘ印加手段１１２を有する。この現像バイアス高圧電源１１１を用いることで、画像形成装置１１０の電源の低コスト化をはかることが可能となっている。

各色の現像バイアスは、現像バイアス電源１１１によって同時に印加される構成であるが、各現像装置の画像形成時の振動電圧のＶｍａｘ（Ｖａ）値を−１２００Ｖ、非画像形成時の振動電圧のＶｍａｘ（Ｖｂ）値を−８４０Ｖとしている。図７に本実施例の現像バイアスのタイミングチャートを示す。図７に示すように、各画像形成ステーションにおいて、現像バイアスとしての振動電圧のＶｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＮ、ＯＦＦの切り替えタイミングは同一であり、１ｓｔの画像形成時の開始から４ｓｔの画像形成時の終了まで継続してＶｍａｘ、ＶｍｉｎはＯＮされる。しかしながら、ＶｍａｘがＯＮされている間のＶａ値とＶｂ値の印加タイミングについては、画像形成ステーション毎に異なっている。例えば、Ｖｍａｘは、１ｓｔにおいては、１ｓｔの画像形成時の開始から１ｓｔの画像形成時の終了までは、Ｖａ値であり、１ｓｔの画像形成時の終了から４ｓｔの画像形成時の終了まではＶｂ値である。このように、Ｖｍａｘは、いずれの画像形成ステーションにおいても、その画像形成ステーション自身で画像を形成している場合はＶａ値であり、その画像形成ステーション自身で画像を形成をしておらずかつ他の画像形成ステーションでは画像を形成している場合にはＶｂ値としている。即ち、ある画像形成ステーションで見ると、非画像形成時のＶｍａｘ（＝Ｖｂ）の絶対値は、画像形成時のＶｍａｘ（＝Ｖａ）の絶対値よりも小さく設定されている。このように、非画像形成時の振動電圧のピーク間電圧は画像形成時のそれよりも小さく設定されている。

これにより、低コスト化した高圧電源を用いたカラー画像形成装置において、各色のスジ状濃度ムラを防止し、且つリーク現象を発生させず、安定した画像を提供することが出来る。

なお、図７においては、１ｓｔの画像形成時の開始と、Ｖｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＦＦからＯＮへの切り替えと、を同時としたが、Ｖｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＦＦからＯＮへの切り替えを１ｓｔの画像形成時の開始よりも少し前にすることも可能である。この場合、１ｓｔにおいて、ＶｍａｘのＯＦＦからＯＮへの切り替えを行なってから、画像形成時の開始まで、の間はＶｍａｘは小さい値であるＶｂとすることが好ましい。また、同様に、図７において、４ｓｔの画像形成時の終了から少し後で、Ｖｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＮからＯＦＦへの切り替えを行なうようにしても良い。

本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例６（図６）のものと実質的に同じである。従って、実施例６のものと実質的に同一若しくは相当する構成、機能を有する要素には同一符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。

本実施例７では、４ｓｔのブラックトナーを備える画像形成ステーションのみの非画像形成時のＶｍａｘ（Ｖｂ）値として−８４０Ｖに設定している。図８に本実施例の現像バイアスのタイミングチャートを示す。

図８に示すように、各画像形成ステーションにおいて、振動電圧のＶｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＮ、ＯＦＦの切り替えタイミングは同一であり、１ｓｔの画像形成時の開始から４ｓｔの画像形成時の終了まで継続してＶｍａｘ、ＶｍｉｎはＯＮされる。しかしながら、４ｓｔのブラック用画像形成ステーションにおいてのみ、ＶｍａｘがＯＮされている間にＶａ値とＶｂ値の２つの値を切り替えるようにした。即ち、４ｓｔのブラック用画像形成ステーションにおいて、Ｖｍａｘは、１ｓｔの画像形成時の開始から４ｓｔの画像形成時の開始までは、Ｖｂの値とし、４ｓｔの画像形成時の開始から４ｓｔの画像形成時の終了までは、Ｖａの値とした。

本実施例の構成においては、全画像形成ステーションの現像装置の現像バイアスの印加開始が同時である（図８では１ｓｔの画像形成時の開始と同時である）為、４ｓｔにおいて、実際の現像が開始される前に現像バイアスが印加されている非画像形成時間が最も長くなる。即ち、この非画像形成時間は、１ｓｔの画像形成時の開始から４ｓｔの画像形成時の開始までの時間である。現像バイアスが印加されている非画像形成期間が長くなるほど、即ち画像形成ステーションの下流のものほど、画像のスジ状濃度ムラが出易くなるので、上述したように下流の画像形成ステーション（例えば４ｓｔ）だけ、非画像形成時のＶｍａｘ（Ｖｂ）の絶対値を小さく設定する（−８４０Ｖ）ことは有効である。また、本発明者らの検討によれば、ブラックトナーが他の色のトナーに比べて、単位重量あたりの電荷量が小さく、飛散トナーが発生し易い。そのため、４ｓｔであるブラック画像のスジ状濃度ムラが最も目立つ。そこで、本実施例においては、４ｓｔの現像装置のみ非画像形成時のＶｍａｘ（＝Ｖｂ）の絶対値を画像形成時のＶｍａｘ（＝Ｖａ）の絶対値よりも小さくした。これにより、フルカラー時及びモノカラー時ともにスジ状濃度ムラを低減できた。

もちろん、実施例７でも述べたように、Ｖｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＦＦからＯＮへの切り替えを１ｓｔの画像形成時の開始よりも少し前にすることも可能であり、４ｓｔの画像形成時の終了から少し後で、Ｖｍａｘ、ＶｍｉｎのＯＮからＯＦＦへの切り替えを行なうようにしても良い。

このように複数の画像形成ステーションのうちの少なくとも一つ画像形成ステーションにおいて、非画像形成時に感光ドラム１と現像ローラ１１との間に振動電圧を印加する期間を備え、前記期間における振動電圧のピーク間電圧は、画像形成時の振動電圧のピーク間電圧よりも小さくなるように設定すれば良い。

また、実施例６、７において、４つの画像形成ステーションをもち、フルカラー画像を形成する例を示したが、画像形成ステーションの数はこれに限らず、例えば２つの画像形成ステーションとして、２色の画像を形成するようにしても良い。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。感光ドラムと現像ローラとの間に形成される振動電界を説明するための説明図である。本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略制御ブロック図である。本発明のバイアス波形のモデル図である。オーバーシュート波形のモデル図である。本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本発明のタイミングチャートを示す図である。本発明のタイミングチャートを示す図である。従来の画像形成装置を説明するための画像形成装置の一例の要部概略構成図である。スジ状濃度ムラを説明する図である。スジ状濃度ムラを説明する図である。スジ状濃度ムラを説明する図である。スジ状濃度ムラを説明する図である。

符号の説明

１感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）
２帯電ローラ（一次帯電器、帯電手段）
３レーザスキャナ（露光装置、露光手段）
４転写ローラ（転写帯電器、転写手段）
５クリーニング装置（クリーニング手段）
８感光ドラム速度変更手段
１０現像装置（現像手段）
１１現像ローラ
１８現像バイアス電源（電圧印加手段）
１９現像バイアス変更手段
５１ＣＰＵ（制御手段）
Ｔトナー（現像剤）
１００画像形成装置
１１０画像形成装置
１１１現像バイアス電源（電圧印加手段）
１１２Ｖｍａｘ値印加手段
１１３Ｖｍｉｎ値印加手段

Claims

像担持体と、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電圧を印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へと現像剤を供給する画像形成装置において、
前記像担持体の回動中心位置が前記現像剤担持体の回動中心位置よりも重力方向において上方向に配置されており、
非画像形成時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電圧を印加する期間を備え、この期間の前記振動電圧のピーク間電圧Ｖｐｂは、画像形成時の前記振動電圧のピーク間電圧Ｖｐａよりも小さくされ、
前記期間において、前記現像剤担持体が第１の速度で回転している場合よりも、第１の速度より大きな第２の速度で回転している場合の方が、前記Ｖｐａに対する前記Ｖｐｂの割合であるＶｐｂ／Ｖｐａを大きくすることを特徴とする画像形成装置。
前記期間の前記振動電圧のうち現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢するピーク電圧の絶対値は、画像形成時の前記振動電圧のうち現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢するピーク電圧の絶対値よりも小さくされることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記期間の前記振動電圧のピーク間電圧は、画像形成時の前記振動電圧のピーク間電圧の７０％以上９０％以下にされることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
前記期間において、第１の使用環境の場合よりも、第１の使用環境より低温低湿の第２の使用環境の場合の方が、前記Ｖｐａに対する前記Ｖｐｂの割合であるＶｐｂ／Ｖｐａを大きくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置。
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に所定の間隔を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置。
前記現像剤は、非磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの画像形成装置。
カラー画像を形成するために前記現像剤担持体を複数有する請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置。