画像形成装置
【課題】セットアップ直後におけるクリーニングブレードのめくれや像担持体表面の筋状のノイズの発生を抑制することにより、セットアップ直後から良好な画像が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】カラープリンター１００は、セットアップ時に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２９上にトナー母粒子は極力残したまま、シリカ等の外添剤を優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させてクリーニングブレード３１のエッジ部分に付着させる外添剤付着工程と、現像ローラー２９上に残存したトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させるトナー吐出工程とを順次実行可能である。
【解決手段】カラープリンター１００は、セットアップ時に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２９上にトナー母粒子は極力残したまま、シリカ等の外添剤を優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させてクリーニングブレード３１のエッジ部分に付着させる外添剤付着工程と、現像ローラー２９上に残存したトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させるトナー吐出工程とを順次実行可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム等の像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを用いた画像形成装置に関し、特に画像形成装置のセットアップ時におけるクリーニングブレードと像担持体表面との摩擦を低減する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、現像装置を用いて感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視化し、その可視像（トナー像）を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。感光体ドラム表面に残存するトナーは像担持体に圧接されるクリーニングブレードを備えたクリーニング装置により除去され、新たなトナー像の形成が行われる。
【０００３】
ここで、クリーニングブレードは硬質ゴム等で形成されているため、画像形成装置の使用開始時においては像担持体表面との摩擦抵抗が高く、感光体の駆動トルクの上昇、クリーニングブレードのスティックスリップ運動振幅の増加によるブレード振動音の発生やクリーニングブレードのめくれ（巻き上がり）、ジッター等の不具合が発生するおそれがあった。
【０００４】
また、画像形成装置のセットアップ時からの累積印字枚数が増加していくにつれて、クリーニングブレードのエッジ部分に徐々に外添剤が付着していくが、クリーニングブレードのエッジ部分には外添剤が均一に付着せず、外添剤が付着している部分と付着していない部分とが生じる。その結果、外添剤の付着していない部分は像担持体表面との摩擦抵抗が高く、像担持体表面に残存したトナーを掻き落とせないため、像担持体表面に筋状のノイズが発生し、ノイズが顕著な場合はスジ画像となって現れることもあった。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示されているように、トナーを付着させた感光体ドラム表面にクリーニングブレードを当接させてクリーニングブレードにトナーをまぶすことで、感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦抵抗を低下させる方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２４４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、クリーニングブレードや感光体ドラムの材質によっては、上記のようにクリーニングブレードにトナーをまぶすだけでは不十分な場合があり、感光体ドラム上に筋状のノイズが発生したり、クリーニングブレードのめくれが発生したりするおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、セットアップ直後におけるクリーニングブレードのめくれや像担持体表面の筋状のノイズの発生を抑制することにより、セットアップ直後から良好な画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と外添剤とを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるクリーニングブレードと、前記トナー担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、を備えた画像形成装置において、画像形成装置のセットアップ時に、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面を一様に帯電させるとともに、前記電圧印加手段を用いて像担持体上に外添剤が優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記クリーニングブレードのエッジ部分へ外添剤を付着させる外添剤付着工程と、該外添剤付着工程に続いて前記トナー担持体上に残存したトナーを前記像担持体側へ強制的に吐出するトナー吐出工程と、を実行することを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくすることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像装置は、前記トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備え、前記電圧印加手段は、前記現像剤担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加可能であり、前記外添剤付着工程の実行時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、トナー担持体上にトナー母粒子を極力残したまま、外添剤を選択的に像担持体表面に移動させてクリーニングブレードのエッジ部分に付着させることができる。その結果、クリーニングブレードのエッジ部分に均一な外添剤の層が形成されるため、画像形成装置のセットアップ直後における像担持体表面のクリーニング性能を向上させるとともに、像担持体表面とクリーニングブレードとの摩擦抵抗を低減することができる。従って、像担持体の駆動トルクの上昇、クリーニングブレードの振動音やめくれ、像担持体の振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制することができる。さらに、トナー担持体上に残存した外添剤の少ない劣化トナーが強制消費されるため、画像濃度ムラの発生も抑制可能となる。
【００１４】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、外添剤付着工程の実行時にトナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくすることにより、像担持体とトナー担持体との電位差が大きくなるため、外添剤のみを像担持体側に効率良く移動させることができる。
【００１５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、外添剤付着工程の実行時にトナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加する現像バイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることにより、トナー担持体表面の電界強度が高くなり、トナー母粒子から遊離している外添剤だけでなく、トナー母粒子の表面に付着している外添剤も引き剥がして像担持体側に飛翔させることができる。
【００１６】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の画像形成装置において、トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いてトナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置の場合、外添剤付着工程の実行時に現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることにより、現像剤担持体とトナー担持体との電位差が大きくなる。従って、現像剤担持体からトナー担持体により多くのトナーを供給することができ、像担持体側に飛翔させる外添剤量も増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図
【図３】第１実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【図４】現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】第１実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図６】画像形成部Ｐａが外添剤付着工程にある状態を示す概略図
【図７】画像形成部Ｐａがトナー吐出工程にある状態を示す概略図
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図９】第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００１９】
これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｓ上に二次転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｓ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２０】
トナー像が転写される転写紙Ｓは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラー９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００２１】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００２２】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置４によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合には各色のトナーが充填された４つのトナーコンテナ（図示せず）から各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２３】
そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。
【００２４】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｓは定着部７へと搬送される。
【００２５】
定着部７に搬送された転写紙Ｓは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｓの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２６】
一方、転写紙Ｓの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｓの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｓは排出ローラー対１５を逆回転させることにより分岐部１４で反転搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｓの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２７】
図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り方向）に沿って帯電器２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置５ａ、及び除電ランプ２０が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。
【００２８】
帯電器２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー２１と、帯電ローラー２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラー２３とを有している。
【００２９】
現像装置３ａは、２本の攪拌スクリュー２５ａ、２５ｂと、磁気ローラー２７と、現像ローラー２９とを有する二成分現像式であり、磁気ローラー２７表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラー２９にトナー薄層を形成し、現像ローラー２９にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。
【００３０】
また、現像装置３ａは、現像ローラー２９上のトナーを感光体ドラム１ａ側に供給（吐出）するトナー吐出工程を実行可能である。これにより、現像ローラー２９上の劣化トナー（過帯電トナー）を感光体ドラム１ａ側へ排出してカブリ等の画像不良を防止するとともに、感光体ドラム１ａ側へ供給されたトナーに感光体ドラム１ａ表面の水分や紙粉、トナー外添剤凝集物等の異物を吸着させてトナーと共に除去することができる。
【００３１】
このトナー吐出工程は、例えば所定枚数の印字後、所定の駆動時間経過後、連続印字動作の終了時など、所定のタイミングで定期的に実行される他、後述するように画像形成装置のセットアップ時に外添剤付着工程に引き続いて実行される。感光体ドラム１ａ側へ供給されたトナーは、クリーニング装置５ａのクリーニングブレード３１によって掻き取られる。
【００３２】
クリーニング装置５ａは、クリーニングブレード３１、及び回収スクリュー３２を有している。クリーニングブレード３１は、感光体ドラム１ａ表面に所定の圧力で当接した状態で固定されている。クリーニングブレード３１としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード３１の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。クリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３２の回転に伴ってクリーニング装置５ａの外部に排出される。
【００３３】
クリーニング装置５ａと帯電器２ａの間には除電ランプ２０が配置されている。除電ランプ２０は、感光体ドラム１ａ表面に光照射することによりドラム表面の残留電荷を除去する。
【００３４】
図３は、本実施形態のカラープリンター１００に搭載される現像装置の一構成例を示す側面断面図である。なお、ここでは図１及び図２の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３５】
図３に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器３３を備えており、現像容器３３は仕切壁３３ａによって第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃに区画され、第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃにはトナーコンテナ（図示せず）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂが回転可能に配設されている。
【００３６】
そして、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁３３ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器３３は左斜め上方に延在しており、現像容器３３内において第２攪拌スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー２７が配置され、磁気ローラー２７の左斜め上方には現像ローラー２９が対向配置されている。そして、現像ローラー２９は現像容器３３の開口側（図３の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラー２７及び現像ローラー２９は図中時計回りに回転する。
【００３７】
なお、現像容器３３内には、第１攪拌スクリュー２５ａと対面してトナー濃度センサー（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナからトナー補給口３３ｄを介して現像容器３３内にトナーが補給される。
【００３８】
磁気ローラー２７は、非磁性の回転スリーブ２７ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２７ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２７ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。
【００３９】
また、現像容器３３には規制ブレード３４が磁気ローラー２７の長手方向（図３の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、規制ブレード３４は、磁気ローラー２７の回転方向（図３の時計回り方向）において、現像ローラー２９と磁気ローラー２７との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード３４の先端部と磁気ローラー２７表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４０】
現像ローラー２９は、円筒状の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａ内に固定された磁石部材２９ｂで構成されており、磁気ローラー２７と現像ローラー２９とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。磁石部材２９ｂは、固定マグネット体２７ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００４１】
磁気ローラー２７及び現像ローラー２９には、バイアス制御回路４１を介して現像バイアス電源４３（いずれも図５参照）が接続されており、現像ローラー２９には直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー２７には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加される。
【００４２】
前述のように、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３３内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラー２７に搬送される。規制ブレード３４には固定マグネット体２７ｂの規制極３６が対向するため、規制ブレード３４として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード３４の先端と回転スリーブ２７ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４３】
この磁界により、規制ブレード３４と回転スリーブ２７ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー２７上の磁気ブラシは規制ブレード３４によって層厚規制された後、現像ローラー２９に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２７ｂの主極３５及び現像ローラー側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー２９表面に接触する。そして、磁気ローラー２７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー２９に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー２９上にトナー薄層を形成する。
【００４４】
現像ローラー２９上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー２７と現像ローラー２９との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー２９上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４５】
図４は、現像ローラー２９及び磁気ローラー２７に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラー２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が現像バイアス電源４３からバイアス制御回路４１を介して印加される。また、磁気ローラー２７には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が現像バイアス電源４３からバイアス制御回路４１を介して印加される。
【００４６】
従って、磁気ローラー２７と現像ローラー２９との間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４７】
磁気ブラシによって現像ローラー２９上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ２９ａの回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー２９との対向部分に搬送される。現像ローラー２９にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、現像ローラー２９と感光体ドラム１ａとの間（以下、ＳＤ間という）の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００４８】
さらに回転スリーブ２７ａが時計回り方向に回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の剥離極３８により発生する水平方向（ローラー周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラー２９表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー２９から回転スリーブ２７ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２７ａが回転すると、固定マグネット体２７ｂの剥離極３８及びこれと同極性の汲上極３９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器３３内で回転スリーブ２７ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２５ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極３９により再び回転スリーブ２７ａ上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード３４へ搬送される。
【００４９】
次に、本実施形態のカラープリンター１００の制御経路について説明する。図５は、第１実施形態の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００５０】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、カラープリンター１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００５１】
ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、後述する外添剤付着工程やトナー吐出工程の実行時間や、実行時の現像バイアス値、バイアス印加時間等が格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。なお、カウンター９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００５２】
また、制御部９０は、カラープリンター１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置４、定着部７、用紙カセット１６、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、操作部５０等が挙げられる。
【００５３】
画像入力部４０は、カラープリンター１００にパーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００５４】
バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電バイアス電源４２は帯電器２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２１に、現像バイアス電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の磁気ローラー２７、現像ローラー２９に、転写バイアス電源４４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、及び二次転写ローラー９に、それぞれ所定のバイアスを印加する。
【００５５】
操作部５０には、液晶表示部５１、ＬＥＤ５２が設けられており、液晶表示部５１及びＬＥＤ５２は、カラープリンター１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。カラープリンター１００の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
【００５６】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンター１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００５７】
次に、本実施形態のカラープリンター１００に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比（Ｔ／Ｃ）は、キャリア１００重量部に対してトナー５〜２０重量部が好ましく、８〜１５重量部がより好ましい。
【００５８】
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。
【００５９】
外添剤としては、シリカや酸化チタンが用いられるが、本発明ではクリーニングブレード３１のエッジ部分に溜まり外添剤層が形成され易いシリカが好適に用いられ、トナー母粒子表面に物理的或いは静電的に付着させて用いられる。外添剤の添加量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。
【００６０】
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
【００６１】
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
【００６２】
本実施形態のカラープリンター１００は、使用場所への着荷時（画像形成装置のセットアップ時）に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２９上にトナー母粒子は極力残したまま、シリカ等の外添剤を優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させてクリーニングブレード３１のエッジ部分に付着させる工程（以下、外添剤付着工程という）と、現像ローラー２９上に残存したトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させるトナー吐出工程とを順次実行可能に構成されている。
【００６３】
外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に優先的に移動させる方法としては、トナー母粒子と外添剤の帯電性を逆極性とする方法が挙げられる。画像形成時と同条件で帯電バイアス及び現像バイアスを印加すると、感光体ドラム１ａ〜１ｄはトナー母粒子と同極性（外添剤と逆極性）に帯電されるため、外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に選択的に移動させることができる。
【００６４】
また、トナー母粒子と帯電性が同極性の外添剤を用いる場合は、トナー母粒子と比較して帯電性（単位重量当たりの帯電量）が小さい外添剤を用い、画像形成時の現像バイアスよりも小さいバイアスを現像ローラー２９に印加する。これにより、画像形成時と同条件でトナー母粒子及び外添剤と同極性に帯電された感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に、トナー母粒子は極力移動させずに外添剤を優先的に移動させることができる。
【００６５】
トナー母粒子の帯電性は電荷制御剤（ＣＣＡ）の種類や添加量によって調整することができる。即ち、正極性のトナー母粒子とする場合は正帯電用のＣＣＡを使用し、負極性のトナー母粒子とする場合は負帯電用のＣＣＡを使用すれば良い。また、帯電性の大きさはＣＣＡの添加量を増減させて調整すれば良い。
【００６６】
また、トナー母粒子と帯電性が逆極性の外添剤を用いる場合は、現像ローラー２９に通常の現像バイアスと逆極性（外添剤と同極性）のバイアスを印加して外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させることもできる。
【００６７】
なお、本明細書中において「帯電性が逆極性」とは、帯電特性が正帯電と負帯電のように電気的極性が異なることを指し、「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のように電気的極性が同じことを指すものとする。
【００６８】
図６は、画像形成部Ｐａが外添剤付着工程にある状態を模式的に示す概略図である。なお、ここでは正帯電のトナー母粒子Ｔと、負帯電のシリカから成る外添剤Ｇとを用いる場合について説明しており、実際には外添剤Ｇはトナー母粒子Ｔの表面に付着しているが、説明の便宜のためトナー母粒子Ｔを黒丸、外添剤Ｇを白丸で示している。また、画像形成部Ｐａは感光体ドラム１ａ、一次転写ローラー６ａ、中間転写ベルト８、現像ローラー２９、及びクリーニングブレード３１のみを図示しており、他の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても全く同様であるため説明を省略する。
【００６９】
図６（ａ）は、現像ローラー２９から感光体ドラム１ａ上に外添剤Ｇが供給されている状態を示している。この工程では、画像形成時と同様に感光体ドラム１ａに帯電バイアスを印加し、現像ローラー２９に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１ａの表面電位（正電位）は現像ローラー２９に比べて高くなる。これにより、現像ローラー２９上に正帯電のトナー母粒子Ｔを残した状態で、感光体ドラム１ａ表面に負帯電の外添剤Ｇを選択的に移動（飛翔）させる。
【００７０】
図６（ｂ）は、感光体ドラム１ａ表面に供給された外添剤Ｇがクリーニングブレード３１に到達した状態を示している。この工程では、クリーニングブレード３１のエッジ部分に外添剤Ｇを付着させて外添剤Ｇの層を形成する。なお、クリーニングブレード３１に外添剤Ｇを供給する間は、中間転写ベルト８上へ外添剤Ｇが付着しないように、一次転写ローラー６ａには外添剤Ｇと同極性（負）のバイアスが印加されている。
【００７１】
図６（ｃ）は、現像ローラー２９へのバイアス印加をＯＦＦとして、外添剤Ｇの供給を停止した状態を示している。現像ローラー２９からの外添剤Ｇの供給が停止した後も感光体ドラム１ａはしばらく予備回転を続ける。
【００７２】
図６に示した外添剤付着工程を予め設定された時間だけ実行することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に外添剤を選択的に供給可能となるため、クリーニングブレード３１のエッジ部分の裏側に外添剤が回り込み、エッジ部分全域に外添剤の層が形成される。この外添剤層により、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面とクリーニングブレード３１のエッジ部分との密着性が向上するとともに、摩擦力が低減される。
【００７３】
その結果、画像形成装置のセットアップ直後における感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面のクリーニングむらが解消され、スジ画像の発生を抑制することができる。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面との摩擦抵抗が低減されるため、感光体ドラム１ａ〜１ｄの駆動トルクの上昇、クリーニングブレード３１の振動音やめくれ（巻き上がり）、感光体ドラム１ａ〜１ｄの振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制される。なお、外添剤付着工程の実行時間は、使用する感光層の構成やクリーニングブレード３１の材質等に応じて適宜設定される。
【００７４】
なお、現像ローラー２９に印加する現像バイアスの直流成分（Ｖｓｌｖ（ＤＣ））を、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも小さく設定することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ローラー２９との電位差を大きくすることができる。これにより、トナー母粒子と逆極性、またはトナー母粒子と同極性で帯電性が小さい外添剤は、より感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に飛翔し易くなり、逆にトナー母粒子は感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に飛翔し難くなるため、外添剤のみを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に効率良く移動させることができる。
【００７５】
さらに、現像ローラー２９に印加する現像バイアスの交流成分（Ｖｓｌｖ（ＡＣ））のピークツーピーク値は、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）よりも大きく設定することが好ましい。これにより、現像ローラー２９表面の電界強度が高くなり、トナー母粒子から遊離している外添剤だけでなく、トナー母粒子の表面に付着している外添剤も引き剥がすことができる。従って、感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に外添剤を一層効率良く飛翔させることができる。
【００７６】
また、現像ローラー２９に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）を、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも小さく設定する場合、磁気ローラー２７に印加するバイアスの直流成分（Ｖｍａｇ（ＤＣ））は、画像形成時に印加するＶｍａｇ（ＤＣ）と同電圧に設定することが好ましい。通常、磁気ローラー２７にはＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも高いＶｍａｇ（ＤＣ）を印加することで磁気ローラー２７から現像ローラー２９にトナーを供給しているが、外添剤付着工程においてＶｍａｇ（ＤＣ）を画像形成時の電位から変化させずにＶｓｌｖ（ＤＣ）のみを小さくすることで、磁気ローラー２７と現像ローラー２９との電位差が大きくなる。従って、現像ローラー２９により多くのトナーを供給することができ、感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に飛翔させる外添剤量も増加させることができる。
【００７７】
ところで、通常、トナーは表面に付着した外添剤を介して現像ローラー２９やキャリアと接触しているため、トナー母粒子と現像ローラー２９、或いはトナー母粒子とキャリアとの接触面積が小さくなり、現像ローラー２９やキャリアから脱離し易くなっている。しかし、外添剤付着工程を実行すると、現像ローラー２９上に外添剤が減少した（トナー母粒子の割合が高い）トナーが残存する。
【００７８】
トナー表面に付着する外添剤が減少すると、トナー母粒子と現像ローラー２９、或いはキャリアとの接触面積が大きくなるためにトナーの付着力が増大し、感光体ドラム１ａ〜１ｄへの飛翔性が低下する。また、付着力が増大したトナーは現像バイアスが印加された現像ローラー２９上に長時間保持されるため、トナーが過帯電（チャージアップ）により劣化する。そして、劣化したトナーを画像形成に使用すると画像濃度の低下やピッチムラ等の画像不良が発生する。
【００７９】
そこで、外添剤付着工程に続いてトナー吐出工程を実行することにより、外添剤が減少した劣化トナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側へ強制的に排出して消費する。これにより、画像濃度の低下やピッチムラ等の画像不良の発生を防止することができる。現像ローラー２９上のトナーを完全に消費するためには、現像ローラー２９の外周面積以上、つまり現像ローラー２９の外周長以上の印字長さのトナー吐出パターンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成すれば良い。
【００８０】
図７は、画像形成部Ｐａがトナー吐出工程にある状態を示す概略図である。なお、ここでは図６と同様に画像形成部Ｐａについてのみ説明し、他の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても全く同様であるため説明を省略する。
【００８１】
図７（ａ）は、現像ローラー２９から感光体ドラム１ａ上へのトナーの吐出が開始された状態を示している。露光装置４（図１参照）により感光体ドラム１ａの所定の領域が露光されると、表面電位の低下した感光体ドラム１ａの露光領域にトナー（トナー母粒子Ｔ及び外添剤Ｇ）が選択的に移動（飛翔）する。
【００８２】
図７（ｂ）は、感光体ドラム１ａ表面に吐出されたトナーがクリーニングブレード３１に到達した状態を示している。この工程では、感光体ドラム１ａ表面のトナーがクリーニングブレード３１によって除去される。なお、感光体ドラム１ａ表面にトナーを吐出する間は、中間転写ベルト８上へトナーが付着しないように、一次転写ローラー６ａにはトナーと同極性（正）のバイアス電圧が印加されている。
【００８３】
図７（ｃ）は、現像ローラー２９へのバイアス印加をＯＦＦとして、トナーの吐出を停止した状態を示している。現像ローラー２９からのトナーの吐出が停止した後も、感光体ドラム１ａ上のトナーが完全に回収されるまで感光体ドラム１ａはしばらく予備回転を続ける。
【００８４】
図８は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１と共通する部分には同一の符号を付している。図８に示すように、モノクロプリンター１０１の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット１６が配置されている。この用紙カセット１６の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ１７に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラー１２ａ、レジストローラー対１２ｂ、画像形成部Ｐ、定着部７及び排出ローラー対１５が配置されている。
【００８５】
画像形成部Ｐは、図８において時計回り方向に回転可能に軸支された感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器２、現像装置３、クリーニング装置５、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配置される転写ローラー６及び感光体ドラム１の上方に配置される露光装置４から構成されており、現像装置３の上方には、現像装置３へトナーを補給するトナーコンテナ３０が配置されている。
【００８６】
帯電器２に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置４からの光照射により感光体ドラム１上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラー対１２ｂから感光体ドラム１と転写ローラー６とのニップ部（転写位置）に転写紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラー６により転写紙上に感光体ドラム１の表面のトナー像が転写される。
【００８７】
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム１から分離されて定着部７に向けて搬送される。画像形成部Ｐにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部７に備えられた加熱ローラー及び加熱ローラーに圧接される加圧ローラーから成る定着ローラー対１３ａによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。
【００８８】
そして、画像形成部Ｐ及び定着部７において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置５により除去される。そして、感光体ドラム１は帯電器２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。モノクロプリンター１０１の制御経路は、図５に示したカラープリンター１００の制御経路と基本的に同様であるため説明を省略する。
【００８９】
図９は、第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の一例を示す側面断面図である。第１実施形態の図２と共通する部分には同一の符号を付している。図９に示すように、現像装置３は、二成分現像剤が収容される現像容器３３内に、第１攪拌スクリュー２５ａ、第２攪拌スクリュー２５ｂ、現像ローラー２９、規制ブレード３４が備えられている。
【００９０】
現像容器３３の内部は、長手方向（図９の紙面表裏方向）に延在する仕切壁３３ａによって第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃとに区画されており、第１攪拌室３３ｂには第１攪拌スクリュー２５ａが、第２攪拌室３３ｃには第２攪拌スクリュー２５ｂがそれぞれ配設されている。また、仕切壁３３ａは現像容器３３の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃの間をトナーが移動する通路（現像剤受け渡し部）となっている。
【００９１】
現像ローラー２９は、金属製の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａの内部に固定された複数の磁極（ここでは３極）を有する磁石部材２９ｂで構成されており、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂと略平行となるように第１攪拌室３３ｂ内に回転可能に軸支されている。現像ローラー２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）を印加する現像バイアス電源４３（図５参照）がバイアス制御回路４１（図５参照）を介して接続されている。
【００９２】
感光体ドラム１の回転に応じて現像スリーブ２９ａが回転すると、磁石部材２９ｂの磁力により現像スリーブ２９ａの表面にキャリア粒子とトナーとが連なる磁気ブラシが形成される。そして、現像スリーブ２９ａに形成された磁気ブラシは、現像ローラー２９と感光体ドラム１とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム１の表面に接触し、感光体ドラム１の表面電位と現像ローラー２９に印加される現像バイアスとの電位差によりトナー粒子のみが感光体ドラム１へと移動して感光層に付着し、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
【００９３】
規制ブレード３４は、感光体ドラム１に供給するトナー量、すなわち現像ローラー２９へのトナー付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード３４は、その先端と現像ローラー２９との間に所定の隙間（０．２〜０．３ｍｍ）が形成されるように配設されており、この規制ブレード３４と現像ローラー２９との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラー２９へのトナー付着量が規制され、現像ローラー２９の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９４】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に外添剤及びトナー母粒子の極性（帯電性）、並びに現像ローラー２９に印加するバイアスをコントロールすることで、モノクロプリンター１０１のセットアップ時に外添剤付着工程とトナー吐出工程とを順次実行することができる。その結果、モノクロプリンター１０１のセットアップ直後における感光体ドラム１表面のクリーニング性能を向上させることができる。また、感光体ドラム１の駆動トルクの上昇、クリーニングブレード３１の振動音やめくれ（巻き上がり）、感光体ドラム１の振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制される。
【００９５】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第２実施形態では二成分現像剤を用いた例について説明したが、図９に示した第２実施形態の現像装置に磁性トナーのみからなる一成分現像剤を使用することもできる。この場合、現像スリーブ２９ａ上に磁性トナーが付着（担持）されてトナー層が形成され、現像ニップ部において感光体ドラム１の表面電位と現像ローラー２９に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１の表面に飛翔することで静電潜像の現像が行われる。外添剤付着工程の実行時には現像ローラー２９に外添剤及びトナー母粒子の極性に応じたバイアスを印加することで、感光体ドラム１表面に外添剤が優先的に移動する。
【００９６】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターや図８に示したようなモノクロプリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンター及びカラー複写機、ファクシミリ等、像担持体に非接触でトナーを飛翔させる現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００９７】
図３及び図９に示した現像装置３ａ、３に二成分現像剤を投入し、図１及び図８に示したような第１、第２実施形態の試験機（未使用）に搭載した。そして、外添剤付着工程及びトナー吐出工程を順次実行した場合（本発明１〜７）、外添剤付着工程及びトナー吐出工程のいずれも実行しなかった場合（比較例１）、外添剤付着工程のみを実行した場合（比較例２）、トナー吐出工程のみを実行した場合（比較例３）について、セットアップ直後に印字率２５％のハーフトーン画像を印字し、スジ画像及び画像濃度ムラの発生を目視により観察した。
【００９８】
感光体ドラムは外周面にＯＰＣ（有機感光層）が形成された直径３０ｍｍのＯＰＣドラムを使用し、ドラム周速を１３０ｍｍ／秒とした。また、帯電装置は帯電ローラーを用いた接触帯電方式とし、帯電バイアスは１３００Ｖとした。現像ローラーの直径は１６ｍｍ、回転数は２５０ｒｐｍ、磁気ローラーの直径は１６ｍｍ、回転数は２８０ｒｐｍとし、ドラム−現像ローラー間の距離（ＤＳ間距離）を１１０μｍとした。
【００９９】
また、通常の印字時における現像ローラーへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝１５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１４００Ｖ、周波数を３．６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝３０％とした。また、磁気ローラーにはＶｍａｇ（ＤＣ）＝４５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを６５０Ｖ、周波数を３．６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝７０％として逆位相で印加した。また、平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと、平均粒径３５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１０重量％とした。
【０１００】
試験結果を各工程におけるバイアスの印加条件、実行時間等と合わせて表１、表２に示す。なお、表１、２中の現像方式は、図９に示したような現像ローラーのみを用いる方式を「２成分」、図３に示したような磁気ローラーと現像ローラーを用いる方式を「ＴＤ」（タッチダウン方式）で示した。また、トナー吐出工程における現像ローラー、磁気ローラーへの電圧印加条件は通常印字時と同様とした。
【０１０１】
スジ画像の評価は、画像上、ドラム表面のいずれにもスジが無い場合を◎、画像上にスジが無く、ドラム表面に１０本未満のスジが有る場合を○、画像上にスジが無く、ドラム表面に１０本以上のスジが有る場合を△、画像上にスジが有る場合を×とし、△は画像上にスジが認められないため実用上問題なしと判断した。画像濃度ムラの評価は、画像に濃度ムラが無い場合を○、濃度ムラが有る場合を×とした。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
表１から明らかなように、図９に示した２成分現像式の現像装置３において外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行する本発明１〜５では、クリーニングブレードのエッジ部分に均一に形成された外添剤の層によって感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦抵抗が低減され、クリーニング性能が向上するため、スジ画像の発生を効果的に抑制することができた。また、外添剤が減少し、チャージアップした劣化トナーが強制消費されるため、ハーフトーン画像の濃度ムラの発生も防止できた。
【０１０５】
特に、外添剤付着工程の実行時に現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＤＣ）を通常の印字時よりも低い５０Ｖに設定した本発明４、５では、通常の印字時と同じ１５０Ｖに設定した本発明１〜３に比べてスジ画像の発生が抑制され、外添剤付着工程の実行時に現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＡＣ）のＶｐｐを通常の印字時（１４００Ｖ）よりも大きい１４５０Ｖに設定した本発明５では、画像上、ドラム表面のいずれにもスジの発生が認められなかった。
【０１０６】
また、図３に示したタッチダウン現像式の現像装置３において外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行する本発明６、７においても、スジ画像及び画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができ、現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＤＣ）を通常の印字時よりも低い５０Ｖに設定するか、或いは現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＡＣ）のＶｐｐを通常の印字時よりも大きい１４５０Ｖに設定することでスジの発生が一層抑制されることが確認された。
【０１０７】
これに対し、表２から明らかなように、外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行しなかった比較例１では、クリーニングブレードのエッジ部分に外添剤の層が形成されないため、印字時に感光体ドラム表面の残存トナーを均一にクリーニングすることができず画像にスジが発生した。また、外添剤付着工程のみを実行し、トナー吐出工程を実行しなかった比較例２では、外添剤付着工程の実行により現像ローラー上に残存した劣化トナーが現像に使用され、ハーフトーン画像の濃度ムラが発生した。
【０１０８】
さらに、トナー吐出工程のみを実行した比較例３では、感光体ドラム表面に吐出されたトナーがクリーニングブレードのエッジ部分に一度に供給されるため、エッジ部分への外添剤の付着にばらつきが生じる。その結果、クリーニングブレードのエッジ部分に外添剤の層が均一に形成されず、比較例１と同様に画像にスジが発生した。
【０１０９】
以上の結果より、本発明では画像形成装置のセットアップ時に外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行することで、画像形成装置のセットアップ直後におけるスジ画像及び画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できることが確認された。なお、ここでは二成分現像剤を用いた二成分現像方式及びタッチダウン方式について説明したが、図９に示した現像装置において一成分現像剤を用いた場合においても同様の効果が確認されている。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体を備えた現像装置が搭載される画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成装置のセットアップ直後におけるクリーニングブレードのめくれや振動音、クリーニング不良によるスジ画像の発生を効果的に抑制するとともに、トナー担持体上に残存した外添剤の少ないトナーを強制消費して画像濃度ムラの発生も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２、２ａ〜２ｄ 帯電器（帯電手段）
３、３ａ〜３ｄ 現像装置
５、５ａ〜５ｄ クリーニング装置
７ 定着部
２７ 磁気ローラー（現像剤担持体）
２９ 現像ローラー（トナー担持体）
３１ クリーニングブレード
４１ バイアス制御回路（電圧印加手段）
４２ 現像バイアス電源（電圧印加手段）
９０ 制御部
１００ カラープリンター
１０１ モノクロプリンター
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
Ｔ トナー母粒子
Ｇ 外添剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム等の像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを用いた画像形成装置に関し、特に画像形成装置のセットアップ時におけるクリーニングブレードと像担持体表面との摩擦を低減する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、現像装置を用いて感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視化し、その可視像（トナー像）を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。感光体ドラム表面に残存するトナーは像担持体に圧接されるクリーニングブレードを備えたクリーニング装置により除去され、新たなトナー像の形成が行われる。
【０００３】
ここで、クリーニングブレードは硬質ゴム等で形成されているため、画像形成装置の使用開始時においては像担持体表面との摩擦抵抗が高く、感光体の駆動トルクの上昇、クリーニングブレードのスティックスリップ運動振幅の増加によるブレード振動音の発生やクリーニングブレードのめくれ（巻き上がり）、ジッター等の不具合が発生するおそれがあった。
【０００４】
また、画像形成装置のセットアップ時からの累積印字枚数が増加していくにつれて、クリーニングブレードのエッジ部分に徐々に外添剤が付着していくが、クリーニングブレードのエッジ部分には外添剤が均一に付着せず、外添剤が付着している部分と付着していない部分とが生じる。その結果、外添剤の付着していない部分は像担持体表面との摩擦抵抗が高く、像担持体表面に残存したトナーを掻き落とせないため、像担持体表面に筋状のノイズが発生し、ノイズが顕著な場合はスジ画像となって現れることもあった。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示されているように、トナーを付着させた感光体ドラム表面にクリーニングブレードを当接させてクリーニングブレードにトナーをまぶすことで、感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦抵抗を低下させる方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２４４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、クリーニングブレードや感光体ドラムの材質によっては、上記のようにクリーニングブレードにトナーをまぶすだけでは不十分な場合があり、感光体ドラム上に筋状のノイズが発生したり、クリーニングブレードのめくれが発生したりするおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、セットアップ直後におけるクリーニングブレードのめくれや像担持体表面の筋状のノイズの発生を抑制することにより、セットアップ直後から良好な画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と外添剤とを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるクリーニングブレードと、前記トナー担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、を備えた画像形成装置において、画像形成装置のセットアップ時に、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面を一様に帯電させるとともに、前記電圧印加手段を用いて像担持体上に外添剤が優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記クリーニングブレードのエッジ部分へ外添剤を付着させる外添剤付着工程と、該外添剤付着工程に続いて前記トナー担持体上に残存したトナーを前記像担持体側へ強制的に吐出するトナー吐出工程と、を実行することを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくすることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像装置は、前記トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備え、前記電圧印加手段は、前記現像剤担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加可能であり、前記外添剤付着工程の実行時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、トナー担持体上にトナー母粒子を極力残したまま、外添剤を選択的に像担持体表面に移動させてクリーニングブレードのエッジ部分に付着させることができる。その結果、クリーニングブレードのエッジ部分に均一な外添剤の層が形成されるため、画像形成装置のセットアップ直後における像担持体表面のクリーニング性能を向上させるとともに、像担持体表面とクリーニングブレードとの摩擦抵抗を低減することができる。従って、像担持体の駆動トルクの上昇、クリーニングブレードの振動音やめくれ、像担持体の振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制することができる。さらに、トナー担持体上に残存した外添剤の少ない劣化トナーが強制消費されるため、画像濃度ムラの発生も抑制可能となる。
【００１４】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、外添剤付着工程の実行時にトナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくすることにより、像担持体とトナー担持体との電位差が大きくなるため、外添剤のみを像担持体側に効率良く移動させることができる。
【００１５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、外添剤付着工程の実行時にトナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加する現像バイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることにより、トナー担持体表面の電界強度が高くなり、トナー母粒子から遊離している外添剤だけでなく、トナー母粒子の表面に付着している外添剤も引き剥がして像担持体側に飛翔させることができる。
【００１６】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の画像形成装置において、トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いてトナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置の場合、外添剤付着工程の実行時に現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることにより、現像剤担持体とトナー担持体との電位差が大きくなる。従って、現像剤担持体からトナー担持体により多くのトナーを供給することができ、像担持体側に飛翔させる外添剤量も増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図
【図３】第１実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【図４】現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】第１実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図６】画像形成部Ｐａが外添剤付着工程にある状態を示す概略図
【図７】画像形成部Ｐａがトナー吐出工程にある状態を示す概略図
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図９】第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００１９】
これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｓ上に二次転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｓ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２０】
トナー像が転写される転写紙Ｓは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラー９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００２１】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００２２】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置４によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合には各色のトナーが充填された４つのトナーコンテナ（図示せず）から各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２３】
そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。
【００２４】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｓは定着部７へと搬送される。
【００２５】
定着部７に搬送された転写紙Ｓは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｓの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２６】
一方、転写紙Ｓの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｓの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｓは排出ローラー対１５を逆回転させることにより分岐部１４で反転搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｓの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２７】
図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り方向）に沿って帯電器２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置５ａ、及び除電ランプ２０が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。
【００２８】
帯電器２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー２１と、帯電ローラー２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラー２３とを有している。
【００２９】
現像装置３ａは、２本の攪拌スクリュー２５ａ、２５ｂと、磁気ローラー２７と、現像ローラー２９とを有する二成分現像式であり、磁気ローラー２７表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラー２９にトナー薄層を形成し、現像ローラー２９にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。
【００３０】
また、現像装置３ａは、現像ローラー２９上のトナーを感光体ドラム１ａ側に供給（吐出）するトナー吐出工程を実行可能である。これにより、現像ローラー２９上の劣化トナー（過帯電トナー）を感光体ドラム１ａ側へ排出してカブリ等の画像不良を防止するとともに、感光体ドラム１ａ側へ供給されたトナーに感光体ドラム１ａ表面の水分や紙粉、トナー外添剤凝集物等の異物を吸着させてトナーと共に除去することができる。
【００３１】
このトナー吐出工程は、例えば所定枚数の印字後、所定の駆動時間経過後、連続印字動作の終了時など、所定のタイミングで定期的に実行される他、後述するように画像形成装置のセットアップ時に外添剤付着工程に引き続いて実行される。感光体ドラム１ａ側へ供給されたトナーは、クリーニング装置５ａのクリーニングブレード３１によって掻き取られる。
【００３２】
クリーニング装置５ａは、クリーニングブレード３１、及び回収スクリュー３２を有している。クリーニングブレード３１は、感光体ドラム１ａ表面に所定の圧力で当接した状態で固定されている。クリーニングブレード３１としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード３１の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。クリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３２の回転に伴ってクリーニング装置５ａの外部に排出される。
【００３３】
クリーニング装置５ａと帯電器２ａの間には除電ランプ２０が配置されている。除電ランプ２０は、感光体ドラム１ａ表面に光照射することによりドラム表面の残留電荷を除去する。
【００３４】
図３は、本実施形態のカラープリンター１００に搭載される現像装置の一構成例を示す側面断面図である。なお、ここでは図１及び図２の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３５】
図３に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器３３を備えており、現像容器３３は仕切壁３３ａによって第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃに区画され、第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃにはトナーコンテナ（図示せず）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂが回転可能に配設されている。
【００３６】
そして、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁３３ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室３３ｂ、３３ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器３３は左斜め上方に延在しており、現像容器３３内において第２攪拌スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー２７が配置され、磁気ローラー２７の左斜め上方には現像ローラー２９が対向配置されている。そして、現像ローラー２９は現像容器３３の開口側（図３の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラー２７及び現像ローラー２９は図中時計回りに回転する。
【００３７】
なお、現像容器３３内には、第１攪拌スクリュー２５ａと対面してトナー濃度センサー（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナからトナー補給口３３ｄを介して現像容器３３内にトナーが補給される。
【００３８】
磁気ローラー２７は、非磁性の回転スリーブ２７ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２７ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２７ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。
【００３９】
また、現像容器３３には規制ブレード３４が磁気ローラー２７の長手方向（図３の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、規制ブレード３４は、磁気ローラー２７の回転方向（図３の時計回り方向）において、現像ローラー２９と磁気ローラー２７との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード３４の先端部と磁気ローラー２７表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４０】
現像ローラー２９は、円筒状の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａ内に固定された磁石部材２９ｂで構成されており、磁気ローラー２７と現像ローラー２９とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。磁石部材２９ｂは、固定マグネット体２７ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００４１】
磁気ローラー２７及び現像ローラー２９には、バイアス制御回路４１を介して現像バイアス電源４３（いずれも図５参照）が接続されており、現像ローラー２９には直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー２７には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加される。
【００４２】
前述のように、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３３内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラー２７に搬送される。規制ブレード３４には固定マグネット体２７ｂの規制極３６が対向するため、規制ブレード３４として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード３４の先端と回転スリーブ２７ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４３】
この磁界により、規制ブレード３４と回転スリーブ２７ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー２７上の磁気ブラシは規制ブレード３４によって層厚規制された後、現像ローラー２９に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２７ｂの主極３５及び現像ローラー側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー２９表面に接触する。そして、磁気ローラー２７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー２９に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー２９上にトナー薄層を形成する。
【００４４】
現像ローラー２９上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー２７と現像ローラー２９との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー２９上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４５】
図４は、現像ローラー２９及び磁気ローラー２７に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラー２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が現像バイアス電源４３からバイアス制御回路４１を介して印加される。また、磁気ローラー２７には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が現像バイアス電源４３からバイアス制御回路４１を介して印加される。
【００４６】
従って、磁気ローラー２７と現像ローラー２９との間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４７】
磁気ブラシによって現像ローラー２９上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ２９ａの回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー２９との対向部分に搬送される。現像ローラー２９にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、現像ローラー２９と感光体ドラム１ａとの間（以下、ＳＤ間という）の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００４８】
さらに回転スリーブ２７ａが時計回り方向に回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の剥離極３８により発生する水平方向（ローラー周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラー２９表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー２９から回転スリーブ２７ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２７ａが回転すると、固定マグネット体２７ｂの剥離極３８及びこれと同極性の汲上極３９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器３３内で回転スリーブ２７ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２５ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極３９により再び回転スリーブ２７ａ上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード３４へ搬送される。
【００４９】
次に、本実施形態のカラープリンター１００の制御経路について説明する。図５は、第１実施形態の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００５０】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、カラープリンター１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００５１】
ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、後述する外添剤付着工程やトナー吐出工程の実行時間や、実行時の現像バイアス値、バイアス印加時間等が格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。なお、カウンター９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００５２】
また、制御部９０は、カラープリンター１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置４、定着部７、用紙カセット１６、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、操作部５０等が挙げられる。
【００５３】
画像入力部４０は、カラープリンター１００にパーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００５４】
バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電バイアス電源４２は帯電器２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２１に、現像バイアス電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の磁気ローラー２７、現像ローラー２９に、転写バイアス電源４４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、及び二次転写ローラー９に、それぞれ所定のバイアスを印加する。
【００５５】
操作部５０には、液晶表示部５１、ＬＥＤ５２が設けられており、液晶表示部５１及びＬＥＤ５２は、カラープリンター１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。カラープリンター１００の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
【００５６】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンター１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００５７】
次に、本実施形態のカラープリンター１００に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比（Ｔ／Ｃ）は、キャリア１００重量部に対してトナー５〜２０重量部が好ましく、８〜１５重量部がより好ましい。
【００５８】
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。
【００５９】
外添剤としては、シリカや酸化チタンが用いられるが、本発明ではクリーニングブレード３１のエッジ部分に溜まり外添剤層が形成され易いシリカが好適に用いられ、トナー母粒子表面に物理的或いは静電的に付着させて用いられる。外添剤の添加量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。
【００６０】
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
【００６１】
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
【００６２】
本実施形態のカラープリンター１００は、使用場所への着荷時（画像形成装置のセットアップ時）に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２９上にトナー母粒子は極力残したまま、シリカ等の外添剤を優先的に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させてクリーニングブレード３１のエッジ部分に付着させる工程（以下、外添剤付着工程という）と、現像ローラー２９上に残存したトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させるトナー吐出工程とを順次実行可能に構成されている。
【００６３】
外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に優先的に移動させる方法としては、トナー母粒子と外添剤の帯電性を逆極性とする方法が挙げられる。画像形成時と同条件で帯電バイアス及び現像バイアスを印加すると、感光体ドラム１ａ〜１ｄはトナー母粒子と同極性（外添剤と逆極性）に帯電されるため、外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に選択的に移動させることができる。
【００６４】
また、トナー母粒子と帯電性が同極性の外添剤を用いる場合は、トナー母粒子と比較して帯電性（単位重量当たりの帯電量）が小さい外添剤を用い、画像形成時の現像バイアスよりも小さいバイアスを現像ローラー２９に印加する。これにより、画像形成時と同条件でトナー母粒子及び外添剤と同極性に帯電された感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に、トナー母粒子は極力移動させずに外添剤を優先的に移動させることができる。
【００６５】
トナー母粒子の帯電性は電荷制御剤（ＣＣＡ）の種類や添加量によって調整することができる。即ち、正極性のトナー母粒子とする場合は正帯電用のＣＣＡを使用し、負極性のトナー母粒子とする場合は負帯電用のＣＣＡを使用すれば良い。また、帯電性の大きさはＣＣＡの添加量を増減させて調整すれば良い。
【００６６】
また、トナー母粒子と帯電性が逆極性の外添剤を用いる場合は、現像ローラー２９に通常の現像バイアスと逆極性（外添剤と同極性）のバイアスを印加して外添剤を感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に移動させることもできる。
【００６７】
なお、本明細書中において「帯電性が逆極性」とは、帯電特性が正帯電と負帯電のように電気的極性が異なることを指し、「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のように電気的極性が同じことを指すものとする。
【００６８】
図６は、画像形成部Ｐａが外添剤付着工程にある状態を模式的に示す概略図である。なお、ここでは正帯電のトナー母粒子Ｔと、負帯電のシリカから成る外添剤Ｇとを用いる場合について説明しており、実際には外添剤Ｇはトナー母粒子Ｔの表面に付着しているが、説明の便宜のためトナー母粒子Ｔを黒丸、外添剤Ｇを白丸で示している。また、画像形成部Ｐａは感光体ドラム１ａ、一次転写ローラー６ａ、中間転写ベルト８、現像ローラー２９、及びクリーニングブレード３１のみを図示しており、他の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても全く同様であるため説明を省略する。
【００６９】
図６（ａ）は、現像ローラー２９から感光体ドラム１ａ上に外添剤Ｇが供給されている状態を示している。この工程では、画像形成時と同様に感光体ドラム１ａに帯電バイアスを印加し、現像ローラー２９に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１ａの表面電位（正電位）は現像ローラー２９に比べて高くなる。これにより、現像ローラー２９上に正帯電のトナー母粒子Ｔを残した状態で、感光体ドラム１ａ表面に負帯電の外添剤Ｇを選択的に移動（飛翔）させる。
【００７０】
図６（ｂ）は、感光体ドラム１ａ表面に供給された外添剤Ｇがクリーニングブレード３１に到達した状態を示している。この工程では、クリーニングブレード３１のエッジ部分に外添剤Ｇを付着させて外添剤Ｇの層を形成する。なお、クリーニングブレード３１に外添剤Ｇを供給する間は、中間転写ベルト８上へ外添剤Ｇが付着しないように、一次転写ローラー６ａには外添剤Ｇと同極性（負）のバイアスが印加されている。
【００７１】
図６（ｃ）は、現像ローラー２９へのバイアス印加をＯＦＦとして、外添剤Ｇの供給を停止した状態を示している。現像ローラー２９からの外添剤Ｇの供給が停止した後も感光体ドラム１ａはしばらく予備回転を続ける。
【００７２】
図６に示した外添剤付着工程を予め設定された時間だけ実行することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に外添剤を選択的に供給可能となるため、クリーニングブレード３１のエッジ部分の裏側に外添剤が回り込み、エッジ部分全域に外添剤の層が形成される。この外添剤層により、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面とクリーニングブレード３１のエッジ部分との密着性が向上するとともに、摩擦力が低減される。
【００７３】
その結果、画像形成装置のセットアップ直後における感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面のクリーニングむらが解消され、スジ画像の発生を抑制することができる。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面との摩擦抵抗が低減されるため、感光体ドラム１ａ〜１ｄの駆動トルクの上昇、クリーニングブレード３１の振動音やめくれ（巻き上がり）、感光体ドラム１ａ〜１ｄの振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制される。なお、外添剤付着工程の実行時間は、使用する感光層の構成やクリーニングブレード３１の材質等に応じて適宜設定される。
【００７４】
なお、現像ローラー２９に印加する現像バイアスの直流成分（Ｖｓｌｖ（ＤＣ））を、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも小さく設定することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ローラー２９との電位差を大きくすることができる。これにより、トナー母粒子と逆極性、またはトナー母粒子と同極性で帯電性が小さい外添剤は、より感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に飛翔し易くなり、逆にトナー母粒子は感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に飛翔し難くなるため、外添剤のみを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に効率良く移動させることができる。
【００７５】
さらに、現像ローラー２９に印加する現像バイアスの交流成分（Ｖｓｌｖ（ＡＣ））のピークツーピーク値は、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）よりも大きく設定することが好ましい。これにより、現像ローラー２９表面の電界強度が高くなり、トナー母粒子から遊離している外添剤だけでなく、トナー母粒子の表面に付着している外添剤も引き剥がすことができる。従って、感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に外添剤を一層効率良く飛翔させることができる。
【００７６】
また、現像ローラー２９に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）を、画像形成時に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも小さく設定する場合、磁気ローラー２７に印加するバイアスの直流成分（Ｖｍａｇ（ＤＣ））は、画像形成時に印加するＶｍａｇ（ＤＣ）と同電圧に設定することが好ましい。通常、磁気ローラー２７にはＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも高いＶｍａｇ（ＤＣ）を印加することで磁気ローラー２７から現像ローラー２９にトナーを供給しているが、外添剤付着工程においてＶｍａｇ（ＤＣ）を画像形成時の電位から変化させずにＶｓｌｖ（ＤＣ）のみを小さくすることで、磁気ローラー２７と現像ローラー２９との電位差が大きくなる。従って、現像ローラー２９により多くのトナーを供給することができ、感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に飛翔させる外添剤量も増加させることができる。
【００７７】
ところで、通常、トナーは表面に付着した外添剤を介して現像ローラー２９やキャリアと接触しているため、トナー母粒子と現像ローラー２９、或いはトナー母粒子とキャリアとの接触面積が小さくなり、現像ローラー２９やキャリアから脱離し易くなっている。しかし、外添剤付着工程を実行すると、現像ローラー２９上に外添剤が減少した（トナー母粒子の割合が高い）トナーが残存する。
【００７８】
トナー表面に付着する外添剤が減少すると、トナー母粒子と現像ローラー２９、或いはキャリアとの接触面積が大きくなるためにトナーの付着力が増大し、感光体ドラム１ａ〜１ｄへの飛翔性が低下する。また、付着力が増大したトナーは現像バイアスが印加された現像ローラー２９上に長時間保持されるため、トナーが過帯電（チャージアップ）により劣化する。そして、劣化したトナーを画像形成に使用すると画像濃度の低下やピッチムラ等の画像不良が発生する。
【００７９】
そこで、外添剤付着工程に続いてトナー吐出工程を実行することにより、外添剤が減少した劣化トナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側へ強制的に排出して消費する。これにより、画像濃度の低下やピッチムラ等の画像不良の発生を防止することができる。現像ローラー２９上のトナーを完全に消費するためには、現像ローラー２９の外周面積以上、つまり現像ローラー２９の外周長以上の印字長さのトナー吐出パターンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成すれば良い。
【００８０】
図７は、画像形成部Ｐａがトナー吐出工程にある状態を示す概略図である。なお、ここでは図６と同様に画像形成部Ｐａについてのみ説明し、他の画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても全く同様であるため説明を省略する。
【００８１】
図７（ａ）は、現像ローラー２９から感光体ドラム１ａ上へのトナーの吐出が開始された状態を示している。露光装置４（図１参照）により感光体ドラム１ａの所定の領域が露光されると、表面電位の低下した感光体ドラム１ａの露光領域にトナー（トナー母粒子Ｔ及び外添剤Ｇ）が選択的に移動（飛翔）する。
【００８２】
図７（ｂ）は、感光体ドラム１ａ表面に吐出されたトナーがクリーニングブレード３１に到達した状態を示している。この工程では、感光体ドラム１ａ表面のトナーがクリーニングブレード３１によって除去される。なお、感光体ドラム１ａ表面にトナーを吐出する間は、中間転写ベルト８上へトナーが付着しないように、一次転写ローラー６ａにはトナーと同極性（正）のバイアス電圧が印加されている。
【００８３】
図７（ｃ）は、現像ローラー２９へのバイアス印加をＯＦＦとして、トナーの吐出を停止した状態を示している。現像ローラー２９からのトナーの吐出が停止した後も、感光体ドラム１ａ上のトナーが完全に回収されるまで感光体ドラム１ａはしばらく予備回転を続ける。
【００８４】
図８は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１と共通する部分には同一の符号を付している。図８に示すように、モノクロプリンター１０１の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット１６が配置されている。この用紙カセット１６の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ１７に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラー１２ａ、レジストローラー対１２ｂ、画像形成部Ｐ、定着部７及び排出ローラー対１５が配置されている。
【００８５】
画像形成部Ｐは、図８において時計回り方向に回転可能に軸支された感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器２、現像装置３、クリーニング装置５、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配置される転写ローラー６及び感光体ドラム１の上方に配置される露光装置４から構成されており、現像装置３の上方には、現像装置３へトナーを補給するトナーコンテナ３０が配置されている。
【００８６】
帯電器２に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置４からの光照射により感光体ドラム１上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラー対１２ｂから感光体ドラム１と転写ローラー６とのニップ部（転写位置）に転写紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラー６により転写紙上に感光体ドラム１の表面のトナー像が転写される。
【００８７】
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム１から分離されて定着部７に向けて搬送される。画像形成部Ｐにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部７に備えられた加熱ローラー及び加熱ローラーに圧接される加圧ローラーから成る定着ローラー対１３ａによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。
【００８８】
そして、画像形成部Ｐ及び定着部７において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置５により除去される。そして、感光体ドラム１は帯電器２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。モノクロプリンター１０１の制御経路は、図５に示したカラープリンター１００の制御経路と基本的に同様であるため説明を省略する。
【００８９】
図９は、第２実施形態の画像形成装置に搭載される現像装置の一例を示す側面断面図である。第１実施形態の図２と共通する部分には同一の符号を付している。図９に示すように、現像装置３は、二成分現像剤が収容される現像容器３３内に、第１攪拌スクリュー２５ａ、第２攪拌スクリュー２５ｂ、現像ローラー２９、規制ブレード３４が備えられている。
【００９０】
現像容器３３の内部は、長手方向（図９の紙面表裏方向）に延在する仕切壁３３ａによって第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃとに区画されており、第１攪拌室３３ｂには第１攪拌スクリュー２５ａが、第２攪拌室３３ｃには第２攪拌スクリュー２５ｂがそれぞれ配設されている。また、仕切壁３３ａは現像容器３３の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第１攪拌室３３ｂと第２攪拌室３３ｃの間をトナーが移動する通路（現像剤受け渡し部）となっている。
【００９１】
現像ローラー２９は、金属製の現像スリーブ２９ａと、現像スリーブ２９ａの内部に固定された複数の磁極（ここでは３極）を有する磁石部材２９ｂで構成されており、第１攪拌スクリュー２５ａ及び第２攪拌スクリュー２５ｂと略平行となるように第１攪拌室３３ｂ内に回転可能に軸支されている。現像ローラー２９には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）を印加する現像バイアス電源４３（図５参照）がバイアス制御回路４１（図５参照）を介して接続されている。
【００９２】
感光体ドラム１の回転に応じて現像スリーブ２９ａが回転すると、磁石部材２９ｂの磁力により現像スリーブ２９ａの表面にキャリア粒子とトナーとが連なる磁気ブラシが形成される。そして、現像スリーブ２９ａに形成された磁気ブラシは、現像ローラー２９と感光体ドラム１とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム１の表面に接触し、感光体ドラム１の表面電位と現像ローラー２９に印加される現像バイアスとの電位差によりトナー粒子のみが感光体ドラム１へと移動して感光層に付着し、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
【００９３】
規制ブレード３４は、感光体ドラム１に供給するトナー量、すなわち現像ローラー２９へのトナー付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード３４は、その先端と現像ローラー２９との間に所定の隙間（０．２〜０．３ｍｍ）が形成されるように配設されており、この規制ブレード３４と現像ローラー２９との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラー２９へのトナー付着量が規制され、現像ローラー２９の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９４】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に外添剤及びトナー母粒子の極性（帯電性）、並びに現像ローラー２９に印加するバイアスをコントロールすることで、モノクロプリンター１０１のセットアップ時に外添剤付着工程とトナー吐出工程とを順次実行することができる。その結果、モノクロプリンター１０１のセットアップ直後における感光体ドラム１表面のクリーニング性能を向上させることができる。また、感光体ドラム１の駆動トルクの上昇、クリーニングブレード３１の振動音やめくれ（巻き上がり）、感光体ドラム１の振動によるジッター等の不具合も効果的に抑制される。
【００９５】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第２実施形態では二成分現像剤を用いた例について説明したが、図９に示した第２実施形態の現像装置に磁性トナーのみからなる一成分現像剤を使用することもできる。この場合、現像スリーブ２９ａ上に磁性トナーが付着（担持）されてトナー層が形成され、現像ニップ部において感光体ドラム１の表面電位と現像ローラー２９に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１の表面に飛翔することで静電潜像の現像が行われる。外添剤付着工程の実行時には現像ローラー２９に外添剤及びトナー母粒子の極性に応じたバイアスを印加することで、感光体ドラム１表面に外添剤が優先的に移動する。
【００９６】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターや図８に示したようなモノクロプリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンター及びカラー複写機、ファクシミリ等、像担持体に非接触でトナーを飛翔させる現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００９７】
図３及び図９に示した現像装置３ａ、３に二成分現像剤を投入し、図１及び図８に示したような第１、第２実施形態の試験機（未使用）に搭載した。そして、外添剤付着工程及びトナー吐出工程を順次実行した場合（本発明１〜７）、外添剤付着工程及びトナー吐出工程のいずれも実行しなかった場合（比較例１）、外添剤付着工程のみを実行した場合（比較例２）、トナー吐出工程のみを実行した場合（比較例３）について、セットアップ直後に印字率２５％のハーフトーン画像を印字し、スジ画像及び画像濃度ムラの発生を目視により観察した。
【００９８】
感光体ドラムは外周面にＯＰＣ（有機感光層）が形成された直径３０ｍｍのＯＰＣドラムを使用し、ドラム周速を１３０ｍｍ／秒とした。また、帯電装置は帯電ローラーを用いた接触帯電方式とし、帯電バイアスは１３００Ｖとした。現像ローラーの直径は１６ｍｍ、回転数は２５０ｒｐｍ、磁気ローラーの直径は１６ｍｍ、回転数は２８０ｒｐｍとし、ドラム−現像ローラー間の距離（ＤＳ間距離）を１１０μｍとした。
【００９９】
また、通常の印字時における現像ローラーへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝１５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１４００Ｖ、周波数を３．６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝３０％とした。また、磁気ローラーにはＶｍａｇ（ＤＣ）＝４５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを６５０Ｖ、周波数を３．６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝７０％として逆位相で印加した。また、平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと、平均粒径３５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１０重量％とした。
【０１００】
試験結果を各工程におけるバイアスの印加条件、実行時間等と合わせて表１、表２に示す。なお、表１、２中の現像方式は、図９に示したような現像ローラーのみを用いる方式を「２成分」、図３に示したような磁気ローラーと現像ローラーを用いる方式を「ＴＤ」（タッチダウン方式）で示した。また、トナー吐出工程における現像ローラー、磁気ローラーへの電圧印加条件は通常印字時と同様とした。
【０１０１】
スジ画像の評価は、画像上、ドラム表面のいずれにもスジが無い場合を◎、画像上にスジが無く、ドラム表面に１０本未満のスジが有る場合を○、画像上にスジが無く、ドラム表面に１０本以上のスジが有る場合を△、画像上にスジが有る場合を×とし、△は画像上にスジが認められないため実用上問題なしと判断した。画像濃度ムラの評価は、画像に濃度ムラが無い場合を○、濃度ムラが有る場合を×とした。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
表１から明らかなように、図９に示した２成分現像式の現像装置３において外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行する本発明１〜５では、クリーニングブレードのエッジ部分に均一に形成された外添剤の層によって感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦抵抗が低減され、クリーニング性能が向上するため、スジ画像の発生を効果的に抑制することができた。また、外添剤が減少し、チャージアップした劣化トナーが強制消費されるため、ハーフトーン画像の濃度ムラの発生も防止できた。
【０１０５】
特に、外添剤付着工程の実行時に現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＤＣ）を通常の印字時よりも低い５０Ｖに設定した本発明４、５では、通常の印字時と同じ１５０Ｖに設定した本発明１〜３に比べてスジ画像の発生が抑制され、外添剤付着工程の実行時に現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＡＣ）のＶｐｐを通常の印字時（１４００Ｖ）よりも大きい１４５０Ｖに設定した本発明５では、画像上、ドラム表面のいずれにもスジの発生が認められなかった。
【０１０６】
また、図３に示したタッチダウン現像式の現像装置３において外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行する本発明６、７においても、スジ画像及び画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができ、現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＤＣ）を通常の印字時よりも低い５０Ｖに設定するか、或いは現像ローラーに印加されるＶｓｌ（ＡＣ）のＶｐｐを通常の印字時よりも大きい１４５０Ｖに設定することでスジの発生が一層抑制されることが確認された。
【０１０７】
これに対し、表２から明らかなように、外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行しなかった比較例１では、クリーニングブレードのエッジ部分に外添剤の層が形成されないため、印字時に感光体ドラム表面の残存トナーを均一にクリーニングすることができず画像にスジが発生した。また、外添剤付着工程のみを実行し、トナー吐出工程を実行しなかった比較例２では、外添剤付着工程の実行により現像ローラー上に残存した劣化トナーが現像に使用され、ハーフトーン画像の濃度ムラが発生した。
【０１０８】
さらに、トナー吐出工程のみを実行した比較例３では、感光体ドラム表面に吐出されたトナーがクリーニングブレードのエッジ部分に一度に供給されるため、エッジ部分への外添剤の付着にばらつきが生じる。その結果、クリーニングブレードのエッジ部分に外添剤の層が均一に形成されず、比較例１と同様に画像にスジが発生した。
【０１０９】
以上の結果より、本発明では画像形成装置のセットアップ時に外添剤付着工程とトナー吐出工程の両方を実行することで、画像形成装置のセットアップ直後におけるスジ画像及び画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できることが確認された。なお、ここでは二成分現像剤を用いた二成分現像方式及びタッチダウン方式について説明したが、図９に示した現像装置において一成分現像剤を用いた場合においても同様の効果が確認されている。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体を備えた現像装置が搭載される画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成装置のセットアップ直後におけるクリーニングブレードのめくれや振動音、クリーニング不良によるスジ画像の発生を効果的に抑制するとともに、トナー担持体上に残存した外添剤の少ないトナーを強制消費して画像濃度ムラの発生も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２、２ａ〜２ｄ 帯電器（帯電手段）
３、３ａ〜３ｄ 現像装置
５、５ａ〜５ｄ クリーニング装置
７ 定着部
２７ 磁気ローラー（現像剤担持体）
２９ 現像ローラー（トナー担持体）
３１ クリーニングブレード
４１ バイアス制御回路（電圧印加手段）
４２ 現像バイアス電源（電圧印加手段）
９０ 制御部
１００ カラープリンター
１０１ モノクロプリンター
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
Ｔ トナー母粒子
Ｇ 外添剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層が形成される像担持体と、
該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と外添剤とを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、
前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるクリーニングブレードと、
前記トナー担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置において、
画像形成装置のセットアップ時に、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面を一様に帯電させるとともに、前記電圧印加手段を用いて像担持体上に外添剤が優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記クリーニングブレードのエッジ部分へ外添剤を付着させる外添剤付着工程と、該外添剤付着工程に続いて前記トナー担持体上に残存したトナーを前記像担持体側へ強制的に吐出するトナー吐出工程と、を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくする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】
前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置は、前記トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備え、前記電圧印加手段は、前記現像剤担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加可能であり、
前記外添剤付着工程の実行時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項１】
表面に感光層が形成される像担持体と、
該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体に非接触で対向配置されるとともにトナー母粒子と外添剤とを含むトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置と、
前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるクリーニングブレードと、
前記トナー担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加することで前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置において、
画像形成装置のセットアップ時に、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面を一様に帯電させるとともに、前記電圧印加手段を用いて像担持体上に外添剤が優先的に移動するバイアスを前記トナー担持体に印加することにより、前記クリーニングブレードのエッジ部分へ外添剤を付着させる外添剤付着工程と、該外添剤付着工程に続いて前記トナー担持体上に残存したトナーを前記像担持体側へ強制的に吐出するトナー吐出工程と、を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分よりも小さくする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】
前記外添剤付着工程の実行時に前記トナー担持体に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値を、画像形成時に印加するバイアスの交流成分のピークツーピーク値よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置は、前記トナー担持体に対向配置され、表面に形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備え、前記電圧印加手段は、前記現像剤担持体に直流成分と交流成分から成るバイアスを印加可能であり、
前記外添剤付着工程の実行時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの直流成分を、画像形成時に印加するバイアスの直流成分と同電圧とすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２５１４３（Ｐ２０１３−２５１４３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０７２９（Ｐ２０１１−１６０７２９）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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