JP2006337391A

JP2006337391A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006337391A
Application number: JP2005158250A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Fujishima; 正之藤島; Yuji Kamiyama; 雄二神山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP4785422B2

Abstract

【課題】長時間のウオームアップを必要とせず、且つトナー過帯電による現像ユニット内のトナー劣化を効果的に防止するカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成が開始されると、各色の印字率Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙ及びＰｂを算出する。シアンの印字率Ｐｃ＝０％である場合は、現像ユニット内の現像ローラに印加される直流バイアスＶｄｃ１、交流バイアスＶａｃ、及び磁気ローラに印加される直流バイアスＶｄｃ２を遮断してエージング動作のみを行い、Ｐｃ＝０％でない場合は、直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２及び交流バイアスＶａｃを印加した状態で現像ユニットを駆動し、シアンのトナー像を現像する。以下、マゼンタ、イエロー、ブラックの印字率Ｐｍ、Ｐｙ及びＰｂが０％であるか否かが順次判断され、それぞれシアンの場合と同様に直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２及び交流バイアスＶａｃを制御して現像ユニットを駆動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に搬送ベルト上若しくは中間転写ベルト上にトナー画像が順次形成されるカラー画像形成装置に関するものである。

従来、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像する非接触現像方法は、非接触の１成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方法として、特に静電潜像担持体（感光体）上に複数のカラ−画像を順次形成する１ドラム色重ね方法用としても検討されてきた。この方法では、静電潜像担持体（感光体）上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラ−画像形成が可能であり、カラ−の高画質化に対応する技術として注目されている。

また、近年高速化のため、トナーの色に対応した複数の感光体を用い、転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきている。この方式では高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないため、大型化する欠点を有していた。この対策として、感光体同志の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。

図５はタンデム方式のカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。図５を用いて従来のタンデム型カラー画像形成装置の画像形成過程を説明する。カラー画像形成装置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５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（シアン、マゼンタ、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シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部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、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図５において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図５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。

トナー像が転写される転写紙Ｐ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１２ａ及びレジストローラ１２ｂを介して転写ローラ９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、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。

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ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット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）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、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、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット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、露光ユニット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。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、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がクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ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Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐ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Ｐ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Ｐ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１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐ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Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が転写ローラ９により転写紙Ｐ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、排出トレイ１７に排出される。

ここで、現像ユニット内のトナーの劣化が現像ユニットの駆動時間に比例して促進されることは良く知られているが、このようなタンデム型のカラー画像形成装置においては、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄを１つのモータで駆動していたため、モノクロ画像の印刷を行う場合であっても、ブラックのトナー像を形成する際に不必要な画像形成部Ｐａ〜Ｐｃも同時に駆動していた。従って、現像に関与しない現像ユニット３ａ〜３ｃが必要以上に駆動してしまい、現像ユニット３ａ〜３ｃ内のシアン、マゼンタ、イエローのトナーが過帯電して劣化が速くなり、画像品質に影響を与えるという問題点があった。

そこで、現像に関与しない現像ユニットの駆動を制御する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、ブラックのトナー像を形成する画像形成部を他の画像形成部とは別駆動可能とし、モノクロ印刷とカラー印刷とを別制御とすることにより、モノクロ印刷時に使用しない現像ユニットの駆動を停止して内部のトナーの過帯電を抑制する方法が開示されている。

また、特許文献２には、各画像形成部を１つのモータで駆動し、使用しない現像ユニットがある場合は、現像ローラに感光体ドラムの帯電電位に近いバイアスを印加して感光体ドラム上へトナーが移動しないようにした画像形成装置が開示されている。さらに、特許文献３には、画像形成を行わない画像形成部においては、現像ユニットの駆動及び現像ローラへのバイアス印加を停止する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１の方法では、モータが２個必要となり、画像形成装置の大型化、高コスト化に繋がるという問題点があった。また、クラッチを介してモノクロ印刷に使用する現像ユニットを接続した場合は１つのモータで駆動可能となるが、例えばカラー印刷において使用しないトナーがある場合、その色の現像ユニットは駆動してしまうため、やはりトナーの過帯電が生じてしまう。

また、特許文献２の方法では、現像ローラ上にドラムと同電位のバイアスが印加されトナーが付着した状態であるため、過帯電によるトナーの劣化は避けられない。また、特許文献３の方法では、現像ローラへのバイアス印加を停止するためトナーの過帯電は防止できるものの、長期間使用しない現像ユニットにおいてはトナーの沈み込みが発生してしまい、現像ローラ上に所定のトナー薄層を形成して現像可能となるまでのウオームアップに時間を要するという問題があった。
特開平８−６２９２４号公報特開２０００−６６４７８号公報特開２００３−１２２０８７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、長時間のウオームアップを必要とせず、且つトナー過帯電による現像ユニット内のトナー劣化を効果的に防止するタンデム方式のカラー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に本発明は、像担持体と、該像担持体に対向配置される現像ローラを回転させることにより前記像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットと、を含む複数の画像形成部と、該画像形成部の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記現像ローラに直流、交流バイアスを印加することにより前記像担持体表面にトナーを飛翔させて現像するカラー画像形成装置において、前記制御手段は、印刷画像データから各色の印字率を算出し、画像形成時に印字率が０％の色に対応する前記現像ユニットの駆動は継続しつつ、当該現像ユニット内の前記現像ローラへの直流及び交流バイアスの印加を遮断することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像ユニット内に、磁気ブラシを用いて前記現像ローラにトナー薄層を形成する磁気ローラが設けられており、前記制御手段は、画像形成時に印字率が０％の色に対応する前記現像ユニット内の前記磁気ローラへの直流バイアスの印加を遮断することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記各現像ユニットを、１つの駆動手段を用いて駆動することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、画像形成時に現像に使用されない現像ユニット内の現像ローラへの直流及び交流バイアスの印加が遮断されるため、現像ローラ上にトナー薄層が形成されず、トナーの過帯電を抑制してトナー寿命を長くすることができる。また、現像ユニットが使用されない場合も駆動は継続するため、長期間使用しない現像ユニットにおいてトナーの沈み込みが発生せず、次に現像ユニットが現像可能となるまでのウオームアップ時間が短くなる。

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、磁気ブラシを用いて現像ローラにトナー薄層を形成する磁気ローラが設けられたハイブリッド現像方式の画像形成装置においても、上記と同様にトナーの長寿命化及び画像形成効率の向上に寄与する。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、１つの駆動手段を用いて各現像ユニットを駆動することにより、複数のモータを用いることなく各現像ユニットから像担持体へのトナー移動を個別に制御することができ、画像形成装置の小型化、低コスト化に貢献する。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。従来例の図５と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、中間転写ベルト８、用紙カセット１６、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、制御部３２、記憶部３３及び操作パネル３４等から構成されている。

画像入力部３０は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ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３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ４０に送出される。

記憶部３３は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３０で読み取られ、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３２に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶する。

操作パネル３４は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

メインモータ３５は、制御部３２からの制御信号に応じて画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像ユニット３ａ〜３ｄ、中間転写ローラ６ａ〜６ｄや、中間転写ベルト８、定着部７等を含む装置各部を駆動する。いずれかのユニットのみ駆動又は停止する場合は、メインモータ３５と各ユニットとの間に設けられたクラッチ機構（図示せず）を接続又は遮断する。なお、各ユニットにそれぞれ専用モータを接続して、他のユニットとは別個に駆動させる構成としても良いが、その場合、画像形成部毎にモータを配置するとモータの数が増加してコストアップに繋がる。そのため、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに共通して配置される感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像ユニット３ａ〜３ｄ等、ユニットの種類毎に専用モータを設けることが好ましい。

制御部３２は、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット４は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。さらに制御部３２は、画像メモリ４０に記憶された画像データに基づいて印刷画像の印字率の算出を行う機能、算出された印字率に基づいて現像ユニット３ａ〜３ｄの現像バイアスを調整する機能を有している。

図２は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置に用いられる現像ユニットのシステム構成を示す模式図である。なお、ここではシアンのトナー像を現像する現像ユニット３ａについて説明しているが、現像ユニット３ｂ〜３ｄについても全く同様に説明される。図２において、２０は内部に配設された磁石（図示せず）によって現像剤に含まれるキャリアＣによる磁気ブラシ２１を発生させる磁気ローラ、２２は磁気ブラシ２１から供給されたトナーＴによるトナー薄層２３を担持して感光体ドラム１ａ上の静電潜像を現像する現像ローラである。

２４は、現像ローラ２２に直流バイアス（Ｖｄｃ１）を印加する第１直流バイアス電源２４ａ及び交流バイアス（Ｖａｃ）を印加する交流バイアス電源２４ｂから成り、感光体ドラム１ａと現像ローラ２２との間に現像バイアスを印加する現像バイアス電源である。２５は磁気ローラ２０に直流バイアス（Ｖｄｃ２）を印加する第２直流バイアス電源、２６は磁気ローラ２０上の磁気ブラシ２１の厚さを規制する規制ブレードである。

感光体ドラム１ａは、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電器２ａにより表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット４からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や正帯電有機感光体（正ＯＰＣ感光体）が用いられる。正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。

現像ローラ２２は、感光体ドラム１ａに対し所定の間隔を隔てて対向配置されており、現像ローラ２２の材質としては、ＳＵＳ、アルミニウムやそれらに導電性樹脂被膜を形成した均一な導電体が用いられる。現像ローラ２２には第１直流バイアス電源２４ａ、及び交流バイアス電源２４ｂが接続されており、これらの重畳されたバイアスを直接印加することで、感光体ドラム１ａ表面の静電潜像に対する現像性能と共に、後述する磁気ローラ２０へのトナー回収性能も高まり、連続印刷時の画像安定性が改善される。

キャリアＣとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト等が用いられ、これらのキャリアをそのまま、或いは適正な抵抗を上げない範囲で表面処理して用いることができる。また、キャリアの平均粒度が５０μｍを超えるとキャリアのストレスが増大するとともにトナー濃度を上げられず、現像ローラ２２へのトナー供給両が減少するため、平均粒度が５０μｍ以下のキャリアを用いることが好ましい。

トナーＴは、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布はコールカウンタで測定され、粒度分布の広がりはその体積分布平均径と個数分布平均径の比で表現される。粒度分布が広いと連続印刷において現像ローラ２２に比較的粒度の小さいトナーが堆積し、現像性を低下させるため、選択現像を防止するためにはこの比率を小さくすることが必要となる。

このように構成された現像ユニット３ａにおいては、磁気ローラ２０に図示しないトナーコンテナからトナーＴが供給され、第１攪拌スクリュー及び第２攪拌スクリュー（いずれも図示せず）によって撹拌されることでトナーＴが適正なレベルに正帯電される。そしてキャリアＣ及びトナーＴから成る現像剤によって磁気ローラ２０上に磁気ブラシ２１が形成され、規制ブレード２６で層規制されながら一定の層厚で現像ローラ２２に接触し、磁気ローラ２０と現像ローラ２２間の電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜によって、磁気ブラシ２１から現像ローラ２２上にトナーＴが移動し、トナー薄層２３が形成される。トナー薄層２３のトナーＴは、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間に交流バイアス電源２４ｂから印加された交流バイアス（Ｖａｃ）により、感光体ドラム１ａ上に形成された静電潜像に飛翔し、現像が行われる。

現像後に現像ローラ２２上に残ったトナーＴは、各画像形成部において複数の画像を連続形成する際の、１つの画像を現像してから次の画像の現像を開始するまでの非画像形成期間、又は画像形成開始前に、現像ローラ２２と磁気ローラ２０を回転させたまま両ローラ間の電位を等しくした等電位状態を発生させ、磁気ローラ２０上の磁気ブラシ２１が現像ローラ２２上のトナー薄層２３に接触することにより、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく各ローラ間の周速差によるブラシ効果のみで磁気ブラシ２１に回収される。

即ち、現像終了時に交流バイアスＶａｃを印加した状態で、直流バイアス（Ｖｄｃ１又はＶｄｃ２）を変化させてトナー薄層２３を磁気ブラシ２１に回収する。回収されたトナーＴは磁気ブラシ２１から外れ、新たなトナーＴが磁気ブラシ２１に付着する。そして、規制ブレード２６を通過した磁気ブラシ２１を現像ローラ２２に接触させてトナーＴを供給し、現像ローラ２２上に新たなトナー薄層２３を再形成することにより、現像ローラ２２上のトナーＴの回収及び入れ替え（リフレッシュ）を行う。

トナー薄層２３のトナー量は、基本的には現像ローラ２２に印加される直流バイアスＶｄｃ１と磁気ローラ２０に印加されるＶｄｃ２との電位差によって決定される。例えばＶｄｃ１を１００Ｖ、Ｖｄｃ２を４００Ｖに設定した場合、現像ローラ２２の２周目において約１．０ｍｇ／ｃｍ²のトナー薄層２３が得られる。トナー薄層２３が０．５ｍｇ／ｃｍ²以下であると、高濃度画像が連続した場合の濃度追随性が低下し、画像むらが発生し易くなる。一方、トナー薄層２３が１．５ｍｇ／ｃｍ²以上であると、現像ゴーストやトナー飛散が目立つ傾向がある。

また、トナー帯電量が１０μＣ／ｇ以下、特に５μＣ／ｇ以下と低い場合、トナー薄層２３の厚みが増大し、飛散が多くなる。一方、トナー帯電量が２０μＣ／ｇ以上になるとトナー薄層２３の厚みが薄くなり、トナー帯電が上昇して現像性が低下する。さらに、最適なトナー薄層２３の調整には印刷される画像濃度（印字率）も寄与するため、Ｖｄｃ２の値を画像データに応じて可変させることとすれば、印字率に関係なく均一な画像を得ることができる。

本発明においては、カラー画像形成時に、印刷画像の各色の印字率を算出し、印字率が０％、即ち現像に用いられないトナーがある場合には、その色のトナー像を現像する現像ユニットの駆動（エージング動作）は継続したまま、直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２、及び交流バイアスＶａｃを遮断することを特徴とするものである。

この構成とすることにより、現像に関与しない現像ユニット内のトナーの過帯電を抑制してトナー劣化を効果的に防止することができる。また、現像ユニットのエージング動作は継続させておくので、例えばモノクロ印刷のみを連続して行った場合でも、長期間使用しないカラートナーの現像ユニットにおいてトナーの沈み込みが発生せず、次にカラー印刷を行う場合に現像ローラ上に所定のトナー薄層を形成して現像可能となるまでのウオームアップ時間が短くなり、画像形成効率を向上させることができる。

次に、本発明の画像形成装置の動作について説明する。図３は、本発明の画像形成装置を用いた画像形成手順を示すフローチャートである。図１及び図２を参照しながら、図３のステップに従い現像ユニット３ａ〜３ｄの駆動制御方法について説明する。先ず、ユーザにより画像形成が開始されると（ステップＳ１）、画像入力部３０から入力された原稿画像データを画像信号に変換する。この画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、画像メモリ４０に出力される。

そして、画像メモリ４０内のデジタル信号が制御部３２に読み出され、制御部３２はデジタル信号に基づいて各色の印字率Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙ及びＰｂを算出する（ステップＳ３）。次に、シアンの印字率Ｐｃが０％であるか否かが判断される（ステップＳ４）。Ｐｃ＝０％である場合は、現像ユニット３ａ内の現像ローラ２２に印加される直流バイアスＶｄｃ１、交流バイアスＶａｃ、及び磁気ローラ２０に印加される直流バイアスＶｄｃ２を遮断してエージング動作のみを行う（ステップＳ５）。一方、Ｐｃ＝０％でない場合は、直流バイアスＶｄｃ１、交流バイアスＶａｃ、及び磁気ローラ直流バイアスＶｄｃ２を印加した状態で現像ユニット３ａを駆動し、シアンのトナー像を現像する。

以下、マゼンタ、イエロー、ブラックの印字率Ｐｍ、Ｐｙ及びＰｂが０％であるか否かが順次判断され、それぞれ０％である場合と０％でない場合とで、シアンの場合と同様に現像ユニット３ｂ〜３ｄ内の現像ローラ２２に印加される直流バイアスＶｄｃ１、交流バイアスＶａｃ、及び磁気ローラ２０に印加される直流バイアスＶｄｃ２を制御して現像ユニット３ｂ〜３ｄを駆動する（ステップＳ５〜Ｓ１０）。そして、画像形成が終了したか否かが判断され（ステップＳ１１）、画像形成が継続している場合はステップＳ２に戻り、以下同様の手順を繰り返す（ステップＳ３〜Ｓ１０）。

上記制御手順とすることにより、使用されない現像ユニット内のトナーの過帯電を効果的に防止してトナーの長寿命化を図ることができる。また、各現像ユニットは同時に駆動させつつ、使用しない現像ユニットへのバイアス印加のみを遮断することにより感光体ドラムへのトナー移動を防止するため、複数のモータやクラッチ機構を必要とせず、駆動機構を簡素化することができる。さらに、現像ユニットが使用されない場合もエージング動作は継続させるので、トナーの沈み込みによる濃度むらが発生するおそれもなくなる。

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。例えば上記実施形態では、２成分現像剤で形成した磁気ブラシから現像ローラにトナーを供給する磁気ローラを備えたハイブリッド現像式の現像ユニットを例に挙げて説明したが、現像ローラのみを備えた非接触現像式の現像ユニットについても全く同様に適用することができる。その場合、印字率０％の色に対応する現像ローラに印加される直流、交流バイアスを遮断する構成とすれば良い。

また、上記各実施形態においては、各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次積層してカラー画像を形成した後、転写紙上に一度に転写する中間転写方式のタンデム式カラー画像形成装置について説明したが、本発明は、転写紙を搬送手段により各画像形成部に搬送し、各色のトナー像を転写紙上に直接形成するタンデム式カラー画像形成装置や、１つの像担持体の周囲に複数の現像ユニットが配置されており、各色のトナー像を像担持体上に順次形成する方式のカラー画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。

本発明の画像形成装置を用いて画像形成を行った場合の、現像ローラ及び磁気ローラへのバイアス印加制御とトナーの帯電量との関係を調査した。印字率が０％の現像ユニットに印加される直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２、及び交流バイアスＶａｃを全て０Ｖとした場合（本発明）と、直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２を０Ｖ、交流バイアスＶａｃを１．６ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚ、ＤＵＴＹ２７％とした場合（比較例）について、それぞれ白色画像を印字した時のトナー帯電量を測定した。結果を図４に示す。図４において、Ｘ軸は積算印字時間（分）、Ｙ軸はトナー帯電量（μＣ／ｇ）である。

図４から明らかなように、直流バイアスＶｄｃ１、Ｖｄｃ２、及び交流バイアスＶａｃを全て印加しない本発明においては、印字時間が１２０分に達してもトナー帯電量が２０μＣ／ｇを超えず、良好な細線画像が得られた。一方、現像ローラ２２に交流バイアスＶａｃを印加してトナー層を形成した比較例では、印字時間が６０分を超えるとトナー帯電量が２０μＣ／ｇ以上となり、細線画像が印字されにくい状態となった。

本発明は、像担持体と、該像担持体に対向配置される現像ローラを回転させることにより像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットとを含む複数の画像形成部と、該画像形成部の駆動を制御する制御手段とを備え、現像ローラに直流、交流バイアスを印加することにより像担持体表面にトナーを飛翔させて現像するカラー画像形成装置において、制御手段は、印刷画像データから各色の印字率を算出し、画像形成時に印字率が０％の色に対応する現像ユニットの駆動は継続しつつ、当該現像ユニット内の現像ローラへの直流及び交流バイアスの印加を遮断する。

これにより、現像に用いられない現像ローラ上には直流、交流バイアスが印加されず、トナー薄層が形成されないため、不必要なトナーの帯電を抑制してトナー寿命を長期化する画像形成装置を低コストで提供することができる。また、現像ユニットのエージング動作は継続させておくので、例えばある色のトナーを長期間使用しなかった場合でもトナーの沈み込みが発生せず、次にそのトナーを用いて印刷を行う場合に現像ローラ上に所定のトナー薄層を形成するまでのウオームアップ時間を短縮することができる。

また、磁気ブラシを用いて現像ローラにトナー薄層を形成する磁気ローラを現像ユニット内に設けたハイブリッド現像方式の画像形成装置においても、印字率が０％の色に対応する現像ユニット内の現像ローラ及び磁気ローラへのバイアス印加を遮断することとしたので、トナーの過帯電の抑制による長寿命化及び画像形成効率の向上に寄与する。

また、１つのモータを用いて各現像ユニットを駆動することにより、複数のモータやクラッチ機構を用いることなく各現像ユニットから像担持体へのトナー移動を個別に制御することができ、画像形成装置の小型化、低コスト化に貢献する。

は、本発明のタンデム式カラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。は、本発明の画像形成装置に用いられる現像ユニット周辺の構成を示す模式図である。は、本発明の画像形成装置の画像形成手順を示すフローチャートである。は、本発明の制御を実行した場合と実行しない場合における印字時間とトナー帯電量の関係を示すグラフである。は、従来のタンデム式カラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ画像形成部
１ａ〜１ｄ感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ帯電器
３ａ〜３ｄ現像ユニット
４露光ユニット
２０磁気ローラ
２１磁気ブラシ
２２現像ローラ
２３トナー薄層
２４現像バイアス電源
２４ａ第１直流バイアス電源
２４ｂ交流バイアス電源
２５第２直流バイアス電源
３２制御部（制御手段）
３３記憶部
３５メインモータ（駆動手段）
Ｔトナー
Ｃキャリア

Claims

像担持体と、該像担持体に対向配置される現像ローラを回転させることにより前記像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像ユニットと、を含む複数の画像形成部と、
該画像形成部の駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記現像ローラに直流、交流バイアスを印加することにより前記像担持体表面にトナーを飛翔させて現像するカラー画像形成装置において、
前記制御手段は、印刷画像データから各色の印字率を算出し、画像形成時に印字率が０％の色に対応する前記現像ユニットの駆動は継続しつつ、当該現像ユニット内の前記現像ローラへの直流及び交流バイアスの印加を遮断することを特徴とする画像形成装置。
前記現像ユニット内に、磁気ブラシを用いて前記現像ローラにトナー薄層を形成する磁気ローラが設けられており、前記制御手段は、画像形成時に印字率が０％の色に対応する前記現像ユニット内の前記磁気ローラへの直流バイアスの印加を遮断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記各現像ユニットを、１つの駆動手段を用いて駆動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。