JP2005189407A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー帯電量が減少しても、画像に生ずる地肌汚れが低減される画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 時計装置６で現像装置４内のトナー放置時間ｔを検出する。放置時間ｔが基準時間Ｔよりも長い場合は、制御部５で現像バイアスを現像バイアス電源４ｍから供給される直流電圧のみとする。放置時間ｔが基準時間Ｔよりも短い場合は、制御部５で現像バイアスを現像バイアス電源４ｍから供給される直流電圧に波形発生装置から供給される交流電圧を重畳するものに切り換える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体と、現像剤を収容する収容部と該収容部内の現像剤を担持し該像担持体との対向位置である現像位置に搬送する現像剤担持体と該現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する印加手段とを備えた現像装置とを有する画像形成装置に関するものである。

従来、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式の画像形成装置が知られている。

上記二成分現像方式では、現像剤を収容部内で攪拌してトナーを帯電させる。そして、この現像剤を収容部から磁石を内蔵した非磁性スリーブ等の現像剤担持体の表面に担持して現像領域に搬送する。現像領域においてブラシ状になった現像剤を像担持体に接触乃至近接させる。現像バイアスとして直流バイアスが印加された現像剤担持体と像担持体との間に形成された電界で像担持体上の静電潜像にトナーを選択的に付着させることにより現像が行われる。

トナーはキャリアに対し主に静電的な付着力により付着しているので、トナー帯電量が増加するにつれトナーとキャリアとの付着力が強まる。その結果、像担持体上の静電潜像にトナーが付着しにくくなり、画像濃度が低下する傾向にあった。そこで、画像濃度を高めるために、現像バイアスとして直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを用いるものが知られている（例えば特許文献１、２）。このよに、交流電圧を重畳することで現像領域に振動電界が形成される。この振動電界によりトナーのキャリアへの束縛が解かれ、トナーが像担持体上の静電潜像に移動しやすくなるという作用がある。また、交流電圧の周波数や最大値−最小値の絶対値であるピーク間の値を最適化することにより、画像濃度を高めるだけでなく、高品質に現像することも可能となる。

特開平１１−７１８２号公報 特開平１１−２７２０４８号公報

画像形成装置の主電源をＯＦＦした状態で一晩放置したり、主電源をＯＮした状態で画像形成動作を長時間待機させたりして、トナーに対して無攪拌等の状態を長時間持続させると収容部内のトナーの帯電量が低下してしまう。また、使用環境や使用枚数によって収容部内の現像剤が劣化してくると、トナーの帯電量が低下してしまう。このように帯電量が低下すると、トナーのキャリアへの付着力が低下して、トナーを記録紙等の記録部材の非画像部に付着させるいわゆる地肌汚れを引き起こしてしまう。特に現像バイアスとして直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを用いた場合、交流電圧の振動電界がトナーとキャリアとの束縛をさらに弱め、画像の地肌汚れを助長させる場合がある。そこで、特許文献１や特許文献２には、交流電圧の周波数や振幅を画像形成装置の休止時間に応じて切り換えることで、地肌汚れを低減する方法が記載されている。しかし、トナーの特性等によっては、十分に地肌汚れを低減することができない場合があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー帯電量が減少しても、画像に生ずる地肌汚れが低減される画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、像担持体と、現像剤を収容する収容部と該収容部内の現像剤を担持し該像担持体との対向位置である現像位置に搬送する現像剤担持体と該現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段とを備えた現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置の状態を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果に基づいて、上記現像バイアスを、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧と、直流電圧とで切り換える切り換え手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記検出手段の結果、上記収容部内の現像剤が十分帯電している状態と判定した場合は、上記切り換え手段により上記現像バイアスを直流電圧に交流電圧を重畳した電圧に切り換え、上記検出手段の結果、上記収容部内の現像剤の帯電量が不足した状態と判定した場合は、上記切り換え手段により上記現像バイアスを直流電圧に切り換える制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３の画像形成装置は、請求項１または２の画像形成装置において、上記検出手段は、画像形成装置本体の主電源のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、上記収容部内の現像剤の放置時間を計測する放置計時手段であることを特徴とするものである。
また、請求項４の画像形成装置は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記検出手段は、現像装置が稼動した時間を計測する稼動計時手段であることを特徴とするものである。

請求項１乃至４の発明によれば、現像装置の状態を検出し、その検出結果に基づいて現像バイアスを切り換え手段によって直流電圧に交流電圧を重畳した電圧から直流電圧に切り換える。このように現像バイアスを直流電圧のみに切り換えることで、トナー帯電量が弱い場合、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧に比べ、確実に画像の地肌汚れを低減することができる。また、トナーの帯電量が十分な場合は、直流電圧から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスに切り換えることで、画像濃度が高く、高品質な画像を得ることができる。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタに適用した実施形態について説明する。
図１はこのプリンタの概略構成図である。像担持体である感光体１は、図示しない駆動源により、図中時計回りに回転する。感光体１の周囲には、その表面を一様に帯電させるための帯電装置２、画像情報に基づいて該表面をレーザー等で露光する露光装置３を備えている。また、該表面に形成された静電潜像に画像形成物質としてのトナーを付着させる現像装置４なども配設されている。

感光体１の表面は、回転に伴って帯電装置２との対向位置を通過する際に一様に帯電した後、露光装置３との対向位置を通過する際に露光されて静電潜像を担持する。現像装置４は、感光体ドラム１との対向位置（現像位置）に向けて一部を露出させる。そして、図示しない駆動源により図中反時計回りに回転しながら現像剤を担持する現像剤担持体としての現像スリーブ４ｇを備えている。この静電潜像は、感光体ドラム１の回転に伴ってこの現像位置を通過する際に、現像スリーブ４ｇ上のトナーが付着されて現像される。

図２は現像装置４の平断面図である。現像装置４は、二成分現像剤を約５００［ｇ］収容しうる現像剤収容部４ａを備えている。上記現像剤は、マイナスの極性に帯電する平均粒径＝約６．８［μｍ］の非磁性のトナーとフェライトからなる芯材に樹脂がコートされた平均粒径＝５０［μｍ］の磁性キャリアとからなっている。この現像剤収容部４ａは、仕切り壁４ｂにより第１収容部４ａ−１と第２収容部４ａ−２との２つに仕切られ、仕切り壁４ｂの両端には、これら収容部の間で現像剤を移動させるための通過口４ｃ、４ｄが設けられている。

第１収容部４ａ−１には、その内部の現像剤を攪拌しながら図中Ｂ方向に搬送するための第１スクリュー部材４ｅが設けられている。第２収容部４ａ−２には、その内部の現像剤を攪拌しながら第１スクリュー部材４ｅと反対方向（図中Ａ方向）に搬送するための第２スクリュー部材４ｆが設けられている。これら第１スクリュー部材４ｅ、第２スクリュー部材４ｆは、モータ４ｒの駆動により回転し、現像剤を搬送する機能に加えて、現像剤中のトナーの摩擦帯電を助長する帯電助長手段としての機能を備えている。スクリュー部材４ｆには、これの軸線と並行するように配設されたローラ状の現像スリーブ４ｇが隣接している。

この現像スリーブ４ｇの内部には、磁石４ｈが現像スリーブ４ｇの回転に伴って回転しないように固定されている。この磁石４ｈも現像スリーブと同様にローラ状に構成され、その軸線方向に延在するＳ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３という５つの磁極を備えている。

現像スリーブ４ｇは、第２スクリュー部材４ｆによって第２収容部４ａ−２内を搬送される現像剤を、この磁石４ｈの発する磁力により表面に担持する。このようにして担持された現像剤は、現像スリーブ４ｇの近傍に配設された規制ブレード４ｋとの対向位置を通過する際に、その層厚が規制されて薄層化される。

現像スリーブ４ｇには、電源４ｍが接続されており、この電源４ｍは波形発生装置４ｐからの波形出力を増幅して現像バイアスとして現像スリーブ４ｇに印加する。このように波形発生装置４ｐからの波形を調整することで、現像スリーブ４ｇに任意の波形のバイアスを印加することができる。これら波形発生装置４ｐ、電源４ｍ及び現像スリーブ４ｇを組み合わせて、感光体１へのトナーの現像能力をコントロールしている。

現像スリーブ４ｇには、電源４ｍおよび波形発生装置４ｐにより、例えば波形＝サイン波、周波数ｆ＝５［ｋＨｚ］、ピーク・ツウ・ピーク値Ｖｐ−ｐ＝１．８［ｋＶ］の交流電圧に、−６００［Ｖ］の直流電圧を重畳した現像バイアスＶｐｐＡが印加される。この現像バイアスＶｐｐＡの印加により現像スリーブ４ｇと感光体ドラム１との間には、現像スリーブ４ｇ上の現像剤層のトナーを、感光体ドラム１上の静電潜像に向けて静電的に移動させるような現像電界が形成される。

このように、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを用いることで、現像スリーブ４ｇと感光体１との対向領域（現像領域）に振動電界が形成される。この交流電圧の振動によりトナーが活性化され、現像バイアスとして直流電圧のみを用いた場合に比べ画像濃度を高めることができる。また、交流電圧の周波数やピーク・ツウ・ピーク値を最適化することにより、高品質に現像することができる。

現像スリーブ４ｇ上の現像剤層は、上記現像位置に搬送されると感光体１と接触して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、上記現像電界の作用によって内部のトナーを感光体１上の静電潜像に移動・付着させて、該静電潜像を現像する。そして、上記現像位置を通過した後、第２収容部４ａ−２に回収される。なお、このように磁気ブラシを形成して現像する方法を磁気ブラシ現像方式という。

第１収容部４ａ−１の中央付近の底部には、例えば透磁率などにより現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４ｉが設けられており、また、第１収容部４ａ−１の端部近傍には、トナー補給用の補給口４ｊが設けられている。

第１スクリュー部材４ｅと第２スクリュー部材４ｆとを回転させるモータ４ｒ、トナー濃度センサ４ｉ、波形発生装置４ｐ、電源４ｍのＯＮ／ＯＦＦ等は制御部５により制御されている。

第２収容部４ａ−２において、現像スリーブ４ｇに担持されなかった現像剤や、現像スリーブ４ｇから回収された現像剤は、第２スクリュー部材４ｆにより現像装置の端部まで搬送される。そして、上述の通過口４ｄを通過して第１収容部４ａ−１に進入し、第１スクリュー部材４ｅによって、第２収容部４ａ−２内における搬送方向とは逆方向に搬送される。

第１収容部４ａ−１内のトナー濃度が、所定濃度（例えば５［ｗｔ％］）を下回ると、図示しない補給機構により、この補給口４ｊからトナーが補給される。そして、第２収容部４ａ−２から進入した上述の現像剤とともに、図中Ｂ方向に搬送される。そして、現像装置４のもう一方の端部まで搬送された後、上述の通過口４ｃを通過して第２収容部４ａ−２に進入する。このようにして、現像剤収容部４ａ内の現像剤は、第１収容部４ａ−１、通過口４ｂ、第２収容部４ａ−２、通過口４ｃ、という順で循環する。

無攪拌の状態で何日も放置したトナーを用いると、トナー帯電量が不十分となり初期画像に地肌汚れを生ずる場合があった。図３はトナーの放置時間と単位質量あたりのトナー帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］との関係を示すグラフである。図示のように、トナーを約−３０［μＣ／ｇ］の帯電量になるまで十分に攪拌してから放置すると、その帯電量は２日の間に約−２０［μＣ／ｇ］まで急激に低下する。そして、３０日経過するまでの間にも徐々に低下していき、３０日以降で約−１０［μＣ／ｇ］に落ち着く。即ち、トナーは、放置後２日で約２／３の帯電量になり、放置後３０日で約１／３の帯電量になる。なお、図３に示す関係曲線は、あくまでも測定結果の一例であり、トナーの特性や粒径等によって変動する。

このように、長期間放置して帯電量の不足したトナーを用いて現像した場合、画像の地肌汚れを引き起こし易い。よって、従来、プリンタ本体の主電源がＯＮされた後や、該主電源がＯＮされた状態で画像形成動作を長時間待機した後の最初の画像形成に先立ち、現像剤収容部４ａ内の現像剤中のトナー帯電量を上げるべく、初期攪拌を実行させていた。このように初期攪拌時間を設定すると、ファーストタイムプリント時間（主電源をオンしてから最初の画像を出力させるまでの時間）を設定することになるので、ユーザーの待ち時間を増加させてしまう。そこで、本実施形態では、このようなユーザーの待ち時間を増加させずにプリントすることができるように以下のような特徴点を有している。

図４は、１５日間以上放置したトナーを現像バイアスの種類や電圧値変えて現像し、その時の感光体上の地肌汚れを調べた結果である。図中◆をプロットしたグラフは、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いたものである。また、図中■をプロットしたグラフは、直流電圧を現像バイアスとして用いたものである。図４から明らかなように、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いたものは、直流電圧を現像バイアスとして用いたものに比べて地汚れ多く発生している。これは、以下の理由によると思われる。

二成分現像方式の場合、トナーはキャリアに対し主に静電的な付着している。振動バイアスを印加するとトナーのキャリアへの束縛が解かれ、電界により移動し易くなるという作用がある。このため、トナーの帯電量が十分あるときは、この振動作用によりキャリアから感光体上の潜像にスムーズにトナーが移動し、画像濃度を高めることができる。しかし、長時間放置してトナーの帯電量が下がると、トナーのキャリアへの束縛力が低下して、感光体に付着し易い状態となっている。このような状態で、振動バイアスを印加してトナーのキャリアへの束縛力を解いてしまうと感光体に付着し易い状態を助長してしまい、地肌汚れが助長されてしまう。その結果、直流電圧を現像バイアスとして用いたものに比べて地肌汚れが多く発生したと考えられる。

図４からわかるように現像バイアスを直流電圧にすることで、トナーの帯電量が低くても画像の地肌汚れが低減されることがわかる。そこで、本実施形態においては、長期間トナーが放置され帯電量が不十分な場合は、現像バイアスを直流電圧にして、画像の地肌汚れを低減させた。以下にその制御方法を示す。

上述の制御部５には、図１に示すように、放置計時手段としての時計装置６が接続されている。時計装置６は、時間を計測するタイマーを備えており、現像装置の実質の放置時間を計測している。図５はこの時計装置６の計時制御を示すフローチャートである。図５において、制御部５は、プリントＯＮを実行（Ｓ１）すると、上記タイマーから放置時間ｔを読み取る（Ｓ３）。この放置時間ｔと地肌汚れが発生する放置境界時間Ｔとを比較する（Ｓ４）。放置境界時間Ｔは、図３からトナー帯電量が約１０［μＣ／ｇ］まで落ち込む１５日に設定した。放置時間ｔが１５日以上、すなわち放置境界時間Ｔ以上の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、現像バイアスを直流バイアス（ＤＣ）に変更する（Ｓ５）。具体的には、現像スリーブ４ｇに電源４ｍから−６００Ｖの直流バイアスを印加する制御を行う。このときの直流バイアスは、−５５０Ｖ以上とする。図４からわかるように、−５５０Ｖ以下の直流バイアスとすると、地肌汚れが０．０５以上となり、画像ノイズが許容できない範囲となる。このように、−６００Ｖの直流バイアスを印加してプリントを実行する（Ｓ７）。これにより、長期間放置してトナー帯電量が低下していても初期画像に生ずる地肌汚れを低減することができる。そして、プリント枚数をカウントして、連続プリント枚数を算出する。このときの枚数が１０枚以上の（Ｓ８のＹＥＳ）場合は、上記タイマーをリセットして（Ｓ９）プリントを終了する。
一方、連続プリント枚数が１０枚以下（Ｓ８のＮＯ）の場合、上記タイマーをリセットせずに放置時間を継続（Ｓ１０）して、プリント動作を終了する。
上記、プリント枚数は、環境やトナー条件などで任意に設定できる。この実施形態では、連続プリント枚数で判定しているが、例えば５分間に１０枚プリントを行ったかどうかで判定しても良い。
放置時間ｔと地肌汚れが発生する放置境界時間Ｔとを比較して、放置時間ｔが１５日未満、即ち、放置境界時間Ｔ未満（Ｓ４のＮＯ）の場合、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いる（Ｓ６）。そして、プリントを実行（Ｓ７）して、このときのプリント枚数が１０枚以上の場合（Ｓ８のＹＥＳ）は、タイマーをリセット（Ｓ９）しプリント動作を終了する。このように放置時間が短くトナー帯電量がある程度あるときは、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを用いても、初期画像の地汚れが許容できる範囲となる。一方、プリント枚数が１０枚以下の場合は、放置時間を継続（Ｓ１０）して、プリント動作を終了する。
上記計時制御では、放置境界時間Ｔを１５日に設定しているがこれに限られず、トナーの特性や環境条件などによって放置境界時間Ｔが設定される。

上記制御方法は、時計装置６が計測している放置時間ｔの放置時間によってトナーの帯電量を判断して、トナー帯電量が不十分な場合は、現像バイアスを直流電圧のみを印加している。これにより、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスよりも画像の地肌汚れが少ない画像を得ることができる。その結果、画像形成装置の初期攪拌をしなくても良好な画像を得ることができる。また、連続１０枚以上プリントした場合は、現像装置の収容部内の現像剤が攪拌され、トナー帯電量が十分になっている。このように、帯電量が十分なトナーを用いた場合、キャリアとトナーとの付着力が強まる。その結果、直流電圧のみを現像バイアスとすると、トナーが感光体に付着しにくく画像の濃度低下を引き起こしてしまう。よって、連続１０枚以上プリントした場合は、トナーの帯電量が十分であるとみなし、時計装置６の放置時間ｔ（タイマーの計測時間）をリセット（０にする）する。よって、１０枚以上連続で攪拌されてから、再び１０枚以上連続で攪拌されるまでの期間（放置時間ｔ）が１５日以内の場合は、トナーの帯電量が十分である。このようなときは、現像バイアスを交流電圧に直流電圧を重畳したものに切り換える。すると、交流電圧の振動電界がトナーとキャリアとの付着力を弱め、トナーを感光体に付着し易くする。その結果、直流電圧のみを現像バイアスとした場合に比べ、画像濃度が良好となる。この制御の放置時間ｔは、１０枚以上連続で攪拌されてから、次に１０枚以上連続で攪拌されるまでの時間を指す。

また、上記計時制御は、一例に過ぎず、種々変更可能である。例えば、初期攪拌を実行するプリンタに適用することも可能である。この場合は、以下のような制御を行う。

初期攪拌は、次のように行う。制御部５は、プリンタ本体の図示しない主電源がＯＮされた後や、該主電源がＯＮされた状態で画像形成動作を長時間待機した後の最初の画像形成に先立ち、現像剤収容部４ａ内の現像剤中のトナー帯電量を上げるべく、初期攪拌を実行させる。具体的には、現像スリーブ４ｇ、第１スクリュー４ｅ、第２スクリュー４ｆを所定時間駆動させる。これにより、現像剤収容部４ａ内の現像剤を攪拌させながら循環させて、該現像剤中のトナー帯電量を増加させる。

上述の制御部５には、図６は、初期攪拌を実行するプリンタに計時制御を適用した場合のフローチャートの一例である。図６において、制御部５は、プリントＯＮを実行（Ｓ１）すると、まず、初期攪拌中であるかどうかを判定する（Ｓ２）。初期攪拌中である場合（Ｓ２のＹＥＳ）、上記タイマーから放置時間ｔを読み取る（Ｓ３）。この放置時間ｔと地肌汚れが発生する放置境界時間Ｔとを比較する（Ｓ４）。放置境界時間Ｔは、１５日に設定した。放置時間ｔが１５日以上、すなわち放置境界時間Ｔ以上の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、現像バイアスを直流バイアス（ＤＣ）に変更する（Ｓ５）。具体的には、現像スリーブ４ｇに電源４ｍから−６００Ｖの直流バイアスを印加する制御を行い、プリントを実行する（Ｓ７）。これにより、初期攪拌実行中にプリントを実行しても初期画像に生ずる地肌汚れを低減することができる。そして、プリント枚数をカウントして、連続プリント枚数を算出する。このときの枚数が１０枚以上の（Ｓ８のＹＥＳ）場合は、初期攪拌が十分行われたと見なし、上記タイマーをリセットして（Ｓ９）プリントを終了する。
一方、連続プリント枚数が１０枚以下（Ｓ８のＮＯ）の場合、上記タイマーをリセットせずに放置時間を継続（Ｓ１０）して、プリント動作を終了する。この場合は、初期攪拌が不十分であるので、再び初期攪拌を行い、初期攪拌終了後放置時間ｔをリセットする。
。上記、プリント枚数は、上述同様、環境やトナー条件などで任意に設定できる。
放置時間ｔと地肌汚れが発生する放置境界時間Ｔとを比較して、放置時間ｔが１５日未満、即ち、放置境界時間Ｔ未満（Ｓ４のＮＯ）の場合、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いる（Ｓ６）。そして、プリントを実行（Ｓ７）して、このときのプリント枚数が１０枚以上の場合（Ｓ８のＹＥＳ）は、初期攪拌が十分行われたと見なし、タイマーをリセット（Ｓ９）しプリント動作を終了する。このように放置時間が短くトナー帯電量がある程度あるときは、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを用いても、初期画像の地汚れが許容できる範囲となる。一方、プリント枚数が１０枚以下の場合は、トナー帯電量が十分回復していないと判断して放置時間を継続（Ｓ１０）して、プリント動作を終了する。この場合は、初期攪拌が不十分であるので、再び初期攪拌を行い、初期攪拌終了後、放置時間ｔをリセットする。
また、初期攪拌が終了している場合（Ｓ２ＮＯ）は、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いて（Ｓ１１）プリント実施（Ｓ１２）し、タイマーをリセット（Ｓ９）してプリントを終了する。
初期攪拌の長さを上記放置時間ｔｄと放置境界時間Ｔとの関係によって決めている。例えば、放置時間ｔｄが１５日以上、すなわちＴ≦ｔｄの場合は初期攪拌時間を長く設定する。

従来、放置時間ｔが長い場合、初期攪拌時間を長くしてトナー帯電量を増加させてから、プリントを実行しないと初期画像に地肌汚れが多く発生してしまっていた。しかし、放置時間が長くトナーの帯電量が不十分な場合は、図６に示すように、直流電圧のみの現像バイアスとする。これにより、初期攪拌を待たずに直ぐにプリントを実行しても初期画像に地肌汚れの少ない画像を得ることができる。また、トナー帯電量が十分な場合は、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを用いることで画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。なお、この制御において、放置時間ｔは、初期攪拌終了後から次のプリントまでの放置時間または、初期攪拌終了してからプリントして、次のプリントまでの放置時間を指す。

また、経時に現像剤を使用しつづけると現像剤が劣化して、トナーに十分な帯電量が得られなくなる。このように経時劣化した現像剤で現像を行った場合、画像に地肌汚れが発生してしまう。そこで、本実施形態では、現像剤の経時劣化による地肌汚れを低減すべく、次のような特徴的な構成を備えている。以下、この特徴的な構成について説明する。

現像剤の経時劣化を本実施形態では、現像装置の稼動時間によって判断する。具体的には、現像スリーブ４ｇの回転時間を現像装置の稼働時間とする。この現像スリーブの回転時間を計測する稼動計時手段としての回転時間計測装置４ｑを用いる。この回転時間計測装置４ｑにはタイマーが内蔵されており、現像スリーブ４ｇを回転させる図示しない駆動装置が駆動している時間や、図示しないクラッチが現像スリーブ４ｇと繋がっている時間をカウントする。具体的には、駆動装置が駆動する際にタイマーのスイッチが入り、時間をカウントする。そして、駆動装置が駆動を停止した際にタイマーのスイッチが切られ時間のカウントを中止する。そして、再び駆動装置が駆動するとタイマーのスイッチが入り、カウントを再開する。

図７は、上記回転時間計測装置４ｑの経時制御を行うフローチャートである。図７において、プリントＯＮを実行（Ｓ１）すると、回転時間計測装置４ｑでカウントされている現像剤回転時間ｔｄを読み取る。現像剤回転時間ｔｄと現像剤回転時間境界値Ｔｄとを比較する（Ｓ２）。現像剤回転時間境界値Ｔｄは、現像剤が劣化して地肌汚れが発生する境界時間であり、２００時間に設定されている。現像剤回転時間ｔｄが２００時間以下の場合、即ちｔｄ≦Ｔｄの場合（Ｓ３のＮｏ）は、トナーの帯電量は十分であるので交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いる制御を行う（Ｓ５）。具体的には、現像スリーブ４ｇに電源４ｍから−６００Ｖの直流バイアスを印加し、波形発生装置４ｐから交流電圧である振動バイアスを印加する。そして、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）を用いてプリントを実行して（Ｓ６）プリントを終了する。これにより、振動バイアスによりキャリアから感光体上の潜像にスムーズにトナーが移動し、画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。一方、現像剤回転時間ｔｄが２００時間を越えた場合、即ちｔｄ＞Ｔｄの場合（Ｓ３のＹｅｓ）は、現像バイアスを直流バイアスに変更する（Ｓ４）。そして、電源４ｍから−６００Ｖの直流バイアスを現像スリーブ４ｇに印加してプリントを実行して（Ｓ５）プリントを終了する。現像剤回転時間ｔｄが２００時間を越えると、現像剤が経時劣化しておりトナーに十分な帯電量が得られなくなっている。しかし、現像バイアスを直流バイアス（ＤＣ）に変更することで、交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ）に比べて地肌汚れの発生を低減することができる。

上記の経時制御では、現像剤回転時間境界値Ｔｄを２００時間に設定しているが、これに限られない。トナーの特性や、使用環境などによって現像剤回転時間境界値Ｔｄが設定される。また、回転時間計測装置４ｑは、現像スリーブ４ｇの回転時間を計測しているが、これに限られない。例えば、第１スクリュー部材４ｅ、第２スクリュー部材４ｆを回転駆動させるモータ４ｒの回転時間を計測してもよい。

また、上述の実施形態は、一例を示したに過ぎず種々変更が可能である。例えば図８に示すように、現像スリーブ４ｇの回転方向において、この規制ブレード４ｋよりも下流側で且つ、上記現像位置よりも上流側の領域に現像スリーブ４ｇと対向するように電極部材４ｎを配置しても良い。この電極部材４ｎには、電源４ｓ、波形発生装置４ｔから電極バイアスが印加される。これら波形発生装置４ｓ、電源４ｔ及び電極部材４ｎの組み合わせて帯電助長手段として機能させる。電極部材４ｎに例えば電極バイアスとして交流バイアスを印加して、現像スリーブ４ｇ上の現像剤層のトナーを磁性キャリアと接離させるように振動させて、その帯電を助長させる。これにより、トナーの帯電量を増加することができ画像に生ずる地肌汚れをより低減することができる。

また、本実施形態では、上述のように磁気ブラシ現像方式を用いているが、非接触方式のプリンタにおいても同様の作用を得ることができる。また、本実施形態においては、トナーとキャリアの２成分現像剤を用いているが、トナーのみからなる一成分現像剤にも適用可能である。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、現像装置４の状態を検出して、その検出結果に基づいて、現像バイアスを交流電圧に直流電圧を重畳した電圧から直流電圧に切り換える。このように現像バイアスを直流電圧のみに切り換えることで、トナー帯電量が弱い場合、交流電圧に直流電圧を重畳した電圧に比べて画像の地肌汚れを確実に低減することができる。また、トナー帯電量が十分な場合は、現像バイアスを直流電圧から交流電圧に直流電圧を重畳した電圧に切り換えることで、直流電圧に比べて画像濃度の良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、現像装置の状態を検出し、その検出結果に基づいて現像装置収容部内のトナーの帯電量が十分であるか否かを判定する。現像装置４の状態からトナー帯電量が十分であると判定した場合は、現像バイアスを直流電圧に交流電圧を重畳した電圧に制御部５によって切り換える。また、現像装置４の状態からトナー帯電量が不十分であると判定した場合は、制御部５によって現像バイアスを直流電圧に切り換える。これにより、トナーの帯電量が十分である場合は、画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。また、トナー帯電量が不十分である場合でも、地肌汚れが低減された画像を得ることができる。よって、トナーの帯電量に関係なく良好な画像を維持することができる。
また、本実施形態によれば、時計装置６のタイマーの値を読み取って、トナー帯電量が弱まるまでトナーが放置されていたかどうかを検出する。トナー帯電量が弱まるまで放置されていたと判断された場合は、現像バイアスを直流電圧に切り換える。これにより、初期攪拌をしなかったり、十分行われていなかったりしても、地肌汚れが抑えられた画像を得ることができる。また、放置時間が短く現像装置内のトナーの帯電量が十分である場合は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を現像バイアスとする。これにより、画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。よって、現像装置の放置時間に関係なく良好な画像得ることができる。
また、本実施形態によれば、回転時間計測装置４ｑによって現像装置の稼動時間を検出する。検出した結果、トナーが経時劣化して帯電量が弱まるまで現像装置が稼動している場合は、現像バイアスを直流電圧に切り換える。また、稼動時間が短く現像装置内のトナーの劣化が少なく帯電量が十分である場合は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を現像バイアスとする。経時劣化が少ない場合は、トナーの帯電量が十分である。よって、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を現像バイアスとすることで画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。また、経時劣化してトナーの帯電量が弱くなった場合は、直流電圧を現像バイアスとする。これにより、地肌汚れが低減された画像を得ることができる。この結果、経時にわたり良好な画像を維持することができる。

実施形態のプリンタの概略構成図。 同プリンタの現像装置の平断面図。 トナーの放置時間と単位質量あたりの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］との関係を示すグラフ。 現像バイアスと地肌汚れとの関係を示すグラフ。 同プリンタの計時装置の計時制御を示すフローチャート。 同プリンタの初期攪拌を実行する場合の計時装置の計時制御を示すフローチャート。 同プリンタの回転時間計測装置の経時制御を行うフローチャートである。 別の実施形態のプリンタの概略構成図。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
４ａ 現像剤収容部
４ａ−１ 第１収容部
４ａ−２ 第２収容部
４ｂ 仕切り壁
４ｃ、４ｄ 通過口
４ｅ 第１スクリュー部材
４ｆ 第２スクリュー部材
４ｇ 現像スリーブ
４ｈ 磁石
４ｉ トナー濃度センサ
４ｍ 電源
４ｐ 波形発生装置
４ｒ モータ
５ 制御部
６ 計時装置

Claims (4)

1. 像担持体と、現像剤を収容する収容部と該収容部内の現像剤を担持し該像担持体との対向位置である現像位置に搬送する現像剤担持体と該現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段とを備えた現像装置とを有する画像形成装置において、
   上記現像装置の状態を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果に基づいて、上記現像バイアスを、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧と、直流電圧とで切り換える切り換え手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、上記検出手段の結果、上記収容部内の現像剤が十分帯電している状態と判定した場合は、上記切り換え手段により上記現像バイアスを直流電圧に交流電圧を重畳した電圧に切り換え、上記検出手段の結果、上記収容部内の現像剤の帯電量が不足した状態と判定した場合は、上記切り換え手段により上記現像バイアスを直流電圧に切り換える制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、上記検出手段は、画像形成装置本体の主電源のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、上記収容部内の現像剤の放置時間を計測する放置計時手段であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、上記検出手段は、現像装置が稼動した時間を計測する稼動計時手段であることを特徴とする画像形成装置。

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