JP2007171580A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】バイアス印加部１０１は、直流バイアス及び交流バイアスを現像スリーブ５５に印加し、バイアス制御部１１１は、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を印加し、現像スリーブ５５に付着した現像剤を感光体ドラム２０に飛翔させ、当該感光体ドラム２０に付着した現像剤をクリーニング装置により除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像剤担持体から像担持体へ現像剤を搬送し、像担持体に形成された静電潜像を現像する画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置等の画像形成装置では、像担持体（感光体ドラム）の表面を一様に帯電させた後、画像情報に基づいて像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、像担持体上に静電潜像が形成される。そして、現像装置により静電潜像が現像された後、転写装置によって記録紙に転写される。

ところで、上記の画像形成装置では、像担持体の帯電極性と同極性のトナーを使用して現像を行う反転現像法が一般的に用いられている。像担持体が帯電部により帯電させられ、露光部により静電潜像が形成されると、現像剤担持体には像担持体と同極性の現像バイアスが印加され、現像剤担持体に供給されたトナーは、像担持体と同極性に帯電する。さらに、像担持体の近傍に設けられた規制部材により薄層が形成されるとともに、摩擦帯電させられ、現像剤担持体上のトナー薄膜と像担持体が接触する際に、このトナー薄層から像担持体表面に向かってトナーが移動する。このとき、像担持体表面の静電潜像が形成されている露光部分は電位の極性が小さくなっているが、静電潜像が形成されていない未露光部分は電位の極性が大きいままなので、同極性に帯電されたトナーは未露光部分と反発し、露光部分に移動する。このようにして、像担持体上の静電潜像の現像が行われる。

しかしながら、現像処理を長期に亘って行うことにより、記録済みの記録紙上の白地部分に多数の小さな黒点が現れる、いわゆる画像カブリが発生する場合がある。これは、印字ランニングによるトナーの劣化などが原因であり、未帯電トナー又は低帯電トナー等の帯電不良トナーが現像装置内に発生し、この帯電不良トナーにより画像上に画像カブリが発生すると考えられる。

そこで、この問題を解決すべく、例えば特許文献１では、感光体ドラムの電位をオフして、直流バイアスを印可する時間を印字率に応じて変更し、帯電不良トナーを除去することが開示されている。
特開２００３−１９５６０７号公報

上記のように、長期間使用することによってトナーが劣化した場合、逆極性トナーが現像器内に蓄積し、画像カブリが発生しやすくなる。また、特許文献１では、劣化トナー（帯電不良トナー）だけを除去することが困難であり、帯電良好なトナーまでも除去してしまい、トナー消費量の増加に繋がる虞があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、現像剤担持体から像担持体へ現像剤を搬送し、像担持体に形成された静電潜像を現像する画像形成装置であって、直流バイアス及び交流バイアスを前記現像剤担持体に印加するバイアス印加手段と、前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を印加するように前記バイアス印加手段を制御するバイアス制御手段と、前記現像剤担持体に付着した現像剤を除去する現像剤除去手段とを備える。

この構成によれば、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、像担持体の表面電位と現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方が印加され、現像剤担持体に付着した現像剤が除去されるので、現像装置内における逆極性現像剤のみが選択的に現像剤担持体に付着し、現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記バイアス制御手段は、前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスを印加するように前記バイアス印加手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、像担持体の表面電位と現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスを印加するようにバイアス印加手段が制御されるので、現像装置内における逆極性現像剤のみが選択的に現像剤担持体に付着し、現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記現像剤担持体及び前記像担持体の少なくとも一方の回転を制御する回転制御手段をさらに備え、前記回転制御手段は、前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記現像剤担持体の回転数と前記像担持体の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように前記現像剤担持体及び前記像担持体の少なくとも一方の回転を制御することが好ましい。

この構成によれば、現像剤担持体及び像担持体の少なくとも一方の回転が制御され、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、現像剤担持体の回転数と像担持体の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように現像剤担持体及び像担持体の少なくとも一方の回転が制御される。

したがって、現像剤担持体の回転数と像担持体の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように現像剤担持体及び像担持体の少なくとも一方を回転させることにより、現像装置内における逆極性現像剤のみをさらに除去することができ、現像剤の消費量をさらに低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリをさらに防止することができる。

また、上記の画像形成装置において、前記バイアス制御手段は、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を所定時間以上印加するように前記バイアス印加手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、像担持体の表面電位と現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を所定時間以上印加することにより、現像装置内における逆極性現像剤のみをさらに除去することができ、現像剤の消費量をさらに低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリをさらに防止することができる。

本発明によれば、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、像担持体の表面電位と現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方が印加され、現像剤担持体に付着した現像剤が除去されるので、現像装置内における逆極性現像剤のみが選択的に現像剤担持体に付着し、現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る現像装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一種であるプリンタの内部構造の一実施形態を説明するための正面断面視の説明図である。この図に示すように、プリンタ（画像形成装置）１０は、印刷処理に供する用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１２と、この用紙貯留部１２に貯留された用紙束Ｐ１から繰り出された１枚ずつの用紙（被転写材）Ｐに対して画像の転写処理を施す転写部１３と、この転写部１３で転写処理の施された用紙Ｐに対して定着処理を施す定着部１４とが装置本体１１に内装されると共に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が装置本体１１の頂部に設けられることによって構成されている。

用紙貯留部１２には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１２１が装置本体１１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１２１の上流端（図１の右方）には、用紙束Ｐ１から１枚ずつの用紙Ｐを繰り出させるピックアップローラ１２２が設けられている。このピックアップローラ１２２の駆動によって用紙カセット１２１から繰り出された用紙Ｐは、給紙搬送路１２３およびこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラ対１２４を介して転写部１３に給紙されるようになっている。

転写部１３は、コンピュータ等から電送された画像情報に基づき用紙Ｐに転写処理を施すものであり、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム（像担持体）２０の周面に沿うように、当該感光体ドラム２０の直上位置から時計方向に向けて帯電ローラ３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラ６０及びクリーニング装置７０が配設されている。

感光体ドラム２０は、周面に静電潜像及びこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。

帯電ローラ３０は、ドラム心回り時計方向に回転している感光体ドラム２０の周面に一様な電荷を形成させるものであり、周面が感光体ドラム２０の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２０へ電荷を付与するようになっている。なお、帯電ローラ３０に代えてワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム２０の周面に電荷を付与するコロナ放電方式のものを採用してもよい。

露光装置４０は、コンピュータ等の外部の機器から電送されてきた画像データに基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム２０の周面に照射し、これによる感光体ドラム２０周面のレーザー光が照査された部分の電荷の消去によって当該感光体ドラム２０の周面に静電潜像を形成させるものである。

現像装置５０は、感光体ドラム２０の周面にトナー（現像剤）を供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２０の周面にトナー像を形成させるものである。なお、現像装置５０には、着脱可能なトナーコンテナ５０１からトナーが供給される。このとき、感光体ドラム２０表面の静電潜像が形成されている露光部分は電位の極性が小さくなっているが、静電潜像が形成されていない未露光部分は電位の極性が大きいままなので、同極性に帯電されたトナーは未露光部分と反発し、露光部分に移動する。

転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｐに対して当該感光体ドラム２０の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙Ｐに転写させるものであり、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｐに付与するようになっている。

したがって、感光体ドラム２０の直下位置に到達した用紙Ｐは、転写ローラ６０と感光体ドラム２０とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム２０周面のトナー像がマイナスに帯電した用紙Ｐの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｐに対し転写処理が施されることになる。

クリーニング装置７０は、転写処理後の感光体ドラム２０の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化するためのものである。この転写ローラ６０によって清浄化された感光体ドラム２０の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電ローラ３０へ向かうことになる。

定着部１４は、転写部１３によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ１４１と、このヒートローラ１４１の下部で周面同士が対向配置された加圧ローラ１４２とを備えて構成されている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ心回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ１４１と、ローラ心回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ１４１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出されることになる。

排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。

次に上記プリンタに用いられる本発明の一実施の形態に係る現像装置５０について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態に係る現像装置の構成を示す図である。この現像装置５０のトナー収納部分５１には２成分現像剤が収納されており、この現像剤を攪拌する２つの攪拌パドル５２，５３が備えられている。攪拌パドル５２，５３で現像剤を攪拌することによりキャリアとトナーとを摩擦帯電させ、静電気力によって互いに吸着させる。なお、本実施の形態における攪拌パドル５２，５３はそれぞれ反時計回りに回転するが、本発明は特にこれに限定されず、時計回りに回転してもよく、また、一方の攪拌パドルが反時計回りに回転し、他方の攪拌パドルが時計回りに回転してもよい。また、現像剤を感光体ドラム２０表面に移行させるための現像ローラ５４が、感光体ドラム２０に対向する位置に設けられている。

上記現像ローラ５４は、アルミニウム等の非磁性材によって構成された円筒状の現像スリーブ（現像剤担持体）５５と、この現像スリーブ５５に内包されるマグネットロール５６とからなり、このマグネットロール５６の位置が固定された状態でその周囲を上記現像スリーブ５５が回転する構成となっている。この現像スリーブ５５内のマグネットロール５６は従来と同じく、後述のトナー層厚規制部材５７に対向する位置にＳ極、感光体ドラム２０と対向する位置にＮ極を配置し、この現像極Ｎの現像スリーブ回転方向下流側にＳ極、更に下流側にＮ極が配置されている。

トナー層厚規制部材５７は、上記現像スリーブ５５（現像ローラ５４）に対峙して設けられ、トナー層厚規制部材５７の端部と現像スリーブ５５との間に所定間隔の隙間が設けられている。トナーコンテナ５０１（図１）からトナー収納部分５１内に補給されたトナーは、攪拌パドル５２，５３により攪拌され、現像ローラ５４側へ送られる。現像ローラ５４の現像スリーブ５５上のトナーは、トナー層厚規制部材５７との隙間を通過する際に層厚が規制され、現像スリーブ５５の表面との摩擦により帯電した状態で感光体ドラム２０との現像ニップに搬送される。現像ローラ５４と感光体ドラム２０との現像ニップでは、交流と直流とを重畳した、現像バイアス電界により、感光体ドラム２０上の潜像部分にトナーを飛翔させ、現像させている。

バイアス印加部１０１は、直流バイアス及び交流バイアスを現像スリーブ５５に印加する。現像スリーブ駆動モータ１０２は、現像スリーブ５５を回転駆動する。ドラム駆動モータ１０３は、感光体ドラム２０を回転駆動する。制御部１１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等で構成され、バイアス制御部１１１及び回転制御部１１２を備える。

バイアス制御部１１１は、トナーの劣化に応じた所定のタイミングで、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の１．２倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の１．２倍以上となる交流バイアスを４０秒間印加するようにバイアス印加部１０１を制御する。

なお、本実施の形態において、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差は、通常印字時の１．２倍以上だけでなく、通常印字時の１．３倍以上、１．４倍以上、１．５倍以上、１．６倍以上、又は１．７倍以上となる直流バイアスを印加してもよい。また、直流バイアスは、通常印字時の１．２倍〜３．０倍の間で任意に設定することが可能である。

また、本実施の形態において、現像スリーブ５５の交流バイアスは、通常印字時の１．２倍以上だけでなく、通常印字時の１．３倍以上、１．４倍以上、１．５倍以上、１．６倍以上、１．７倍以上、又は１．８倍以上となる交流バイアスを印加してもよい。また、交流バイアスは、通常印字時の１．２倍〜２．０倍の間で任意に設定することが可能である。

回転制御部１１２は、現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の回転を制御し、トナーの劣化に応じた所定のタイミングで、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率が通常印字時の１．２倍以上となるように現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の少なくとも一方の回転を制御する。

なお、本実施の形態において、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率は、通常印字時の１．２倍以上だけでなく、通常印字時の１．３倍以上、１．４倍以上、１．５倍以上、１．６倍以上、１．７倍以上、又は１．８倍以上となるように現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の少なくとも一方の回転を制御してもよい。また、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率は、通常印字時の１．２倍〜２．０倍の間で任意に設定することが可能である。

感光体ドラム２０周りがこのように構成されたプリンタ１０が、用紙Ｐに転写処理を施す通常印字時において、コンピュータ等から電送されてくる原稿画像の画像印字率が例えば１．０％前後の低印字率であった場合、感光体ドラム２０の周面にはごく僅かな静電潜像しか形成されていないため、当該静電潜像が現像ローラ軸回りに回転している現像ローラ５４の周面と対向した状態で、僅かな量のトナーしか感光体ドラム２０の周面に移行せず、残りのトナーは、現像ローラ５４の回転により当該現像ローラ５４の周面との間で摺擦されることになる。

そして、このような低印字率の画像形成処理が継続されると、現像ローラ５４周面のトナーは、当該現像ローラ５４との摺接やトナー層厚規制部材５７との衝突が繰り返され、現像ローラ表面のトナーの帯電量が高くなるとともに、周辺のトナーの帯電が低下する。また、かかる物理的な外力の付加でトナー表面の外添剤が埋没又は剥離してトナーの物理的な付着力が増大するなどトナーの品質の低下で感光体ドラム２０の周面の静電潜像に向けて適正に移行しなくなり、画像濃度が低下したり、画像カブリが生じる等の不具合が発生する。そこで、本実施の形態におけるプリンタ１０は、定期的に劣化トナーを除去するリフレッシュ処理を行う。

ここで、図１及び図２に示すプリンタ１０の動作について説明する。図３は、図１及び図２に示すプリンタ１０及び現像装置５０の動作について説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１において、制御部１１０は、印刷枚数Ｎをリセットする。なお、印刷枚数Ｎは、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリに記憶される。

次に、外部機器によって送信された画像データが受信されると、ステップＳ２において、制御部１１０は、当該画像データを印刷するべく転写部１３へ画像形成処理の開始を指示する。転写部１３は、搬送されてきた記録用紙に対して画像形成処理を施す。

次に、ステップＳ３において、制御部１１０は、印刷する記録紙の枚数に応じて印刷枚数Ｎをカウントする。次に、ステップＳ４において、制御部１１０は、転写部１３による画像形成処理が終了したか否かを判断する。ここで、画像形成処理が終了していないと判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、所定のタイミングで当該判断を画像形成処理が終了するまで繰り返し行う。

一方、画像形成処理が終了したと判断された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５において、制御部１１０は、印刷枚数Ｎがリフレッシュ実行枚数以上であるか否かを判断する。なお、リフレッシュ実行枚数は任意の数が設定されており、本実施の形態では例えば８０枚に設定されている。ここで、印刷枚数Ｎがリフレッシュ実行枚数より少ないと判断された場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ２の処理へ戻り、外部機器によって送信された画像データが受信されると、画像形成処理が開始される。

印刷枚数Ｎがリフレッシュ実行枚数以上であると判断された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ６において、バイアス制御部１１１は、交流バイアスの値を１．２ｋＶ（通常印字時）から１．８ｋＶへ変更する。次に、ステップＳ７において、バイアス制御部１１１は、感光体ドラム２０の表面電位Ｖ０と直流バイアスＶｄｃとの電位差が１２０Ｖ（通常印字時）から１７０Ｖとなるように直流バイアスＶｄｃの値を変更する。

次に、ステップＳ８において、回転制御部１１２は、感光体ドラム２０の回転数Ｓと現像スリーブ５５の回転数Ｄとの比率Ｓ／Ｄが１．５（通常印字時）から２．０になるように現像スリーブ５５の回転数Ｄを変更する。

次に、ステップＳ９において、制御部１１０は、転写部１３へトナーのリフレッシュ処理の実行を指示する。転写部１３は、トナーのリフレッシュ処理を実行する。ここで、リフレッシュ処理について説明する。

リフレッシュ処理時において、感光体ドラム２０の回転が開始されると、帯電ローラ３０によって感光体ドラム２０の表面電位がＶ０に設定される。このとき、露光動作は行われず、感光体ドラム２０の表面電位は均一に維持される。次に、現像スリーブ５５上のトナーは摩擦によって、感光体ドラム２０の表面の未露光部分の帯電極性と同極性に帯電される。このとき、現像スリーブ５５には、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の１．２倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の１．２倍以上となる交流バイアスが印加される。また、現像スリーブ５５の回転数は、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率が通常印字時の１．２倍以上となるように制御される。そして、逆極性のトナーが現像スリーブ５５から感光体ドラム２０へ移動し、感光体ドラム２０へと移動したトナーは、クリーニング装置７０によって除去される。

図４は、交流バイアス及び直流バイアスの変化に伴うカブリ濃度の特性を示す図である。なお、図４では、１０万枚印刷した後のカブリ濃度の特性を示している。通常印字時においては、１．２ｋＶの交流バイアス値と１８０Ｖの直流バイアス値とが印加される。この場合、カブリ濃度は約０．００５となる。リフレッシュ処理を行った場合、このカブリ濃度分（矢印Ｙ１）に相当する劣化トナーが除去されることとなる。

一方、１．８ｋＶの交流バイアス値と１３０Ｖの直流バイアス値とが印加された場合、カブリ濃度は約０．０２３となる。リフレッシュ処理を行った場合、このカブリ濃度分（矢印Ｙ２）に相当する劣化トナーが除去されることとなる。したがって、１．２ｋＶから１．８ｋＶに変更した交流バイアス値と、１８０ｖから１３０Ｖに変更した（矢印Ｙ３）直流バイアス値とを印加した場合、１．２ｋＶの交流バイアス値と１８０Ｖの直流バイアス値とを印加した場合と比べて約４倍多く劣化トナーを除去することができる。

ここで、本願発明の具体的な実施例について説明する。図５は、印字ランニング時におけるカブリ濃度の推移を示す図である。なお、図５における実施例及び比較例は、感光体ドラム２０の径を８０ｍｍとし、感光体ドラム２０の膜厚を２０μｍとし、感光体ドラム２０の表面電位Ｖ０を３００Ｖとし、現像ローラ５４の径を２０ｍｍとし、トナー層厚規制部材５７と現像ローラ５４との間の距離を０．５５ｍｍとし、感光体ドラム２０と現像ローラ５４との間の距離を０．５０ｍｍとしている。また、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率は１．５に設定されている。さらに、通常印字時における交流バイアスを１．２Ｖとし、周波数を６ｋＨｚとし、直流バイアスを１８０Ｖとしている。現像剤としては、体積固有抵抗が１０^８Ωｃｍであり、飽和磁化が６５ｅｍｕ／ｇであり、平均粒径が６０μｍであるコア粒子をシリコーン樹脂で被覆したフェライトキャリアと、平均粒径９μｍのトナーとをトナー濃度６％となるように混合したものを使用している。

実施例では、上記の現像条件にて印字ランニングを行い、８０枚毎に、感光体ドラム２０の表面電位Ｖ０と現像スリーブ５５の直流バイアスＶｄｃとの電位差が１７０Ｖとなる直流バイアスＶｄｃ（１３０Ｖ）、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の１．２倍以上の１．８ｋＶとなる交流バイアスを４０秒間印加した。そして、これを１０万枚印字するまで繰り返し行い、出力画像のカブリ濃度を計測した。この場合、カブリ濃度は、常に０．００５を下回り、良好な画像を得ることができた。

一方、比較例では、上記の現像条件にて印字ランニングを行い、８０枚毎に、感光体ドラム２０の表面電位Ｖ０と現像スリーブ５５の直流バイアスＶｄｃとの電位差が１２０Ｖとなる直流バイアスＶｄｃ（１８０Ｖ）、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時と同じ１．２ｋＶとなる交流バイアスを４０秒間印加した。そして、これを１０万枚印字するまで繰り返し行い、出力画像のカブリ濃度を計測した。この場合、カブリ濃度は右肩上がりに上昇し、上記実施例と比較して明らかにカブリ濃度が増加していることがわかる。

このように、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方が印加され、現像スリーブ５５に付着した現像剤を感光体ドラム２０に飛翔させ、当該感光体ドラム２０に付着した現像剤がクリーニング装置７０により除去されるので、現像装置５０内における逆極性現像剤のみが選択的に現像スリーブ５５に付着し、現像剤の消費量を低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリを防止することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の１．２倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の１．２倍以上となる交流バイアスを４０秒間印加しているが、本発明は特にこれに限定されない。リフレッシュ処理時における直流バイアス及び交流バイアスを印加する時間は、４０秒間以上が好ましく、さらに４０秒間〜８０秒間の間で任意の時間を設定することが可能である。

図６は、印字ランニング時における現像バイアス印加時間とカブリ濃度との関係を示す図である。図６では、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを２０秒間、４０秒間及び８０秒間印加し、出力画像のカブリ濃度を計測した。なお、その他の現像条件は上記実施例と同じである。

図６に示すように、２０秒間印加するよりも４０秒間印加した方が明らかにカブリ濃度を低減することができ、さらに４０秒間印加するよりも８０秒間印加した方が明らかにカブリ濃度を低減することができた。特に、印加時間を４０秒間以上にすることにより、カブリ濃度を０．００５以下に抑えることができた。

このように、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を所定時間以上印加することにより、現像装置５０内における逆極性現像剤のみをさらに除去することができ、現像剤の消費量をさらに低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリをさらに防止することができる。

また、本実施の形態では、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように現像スリーブ５５の回転を制御することにより、さらに劣化トナーを除去することが可能である。図７は、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率と、カブリ濃度との関係を示す図である。図７では、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率（Ｓ／Ｄ）を通常印字時と同じ１．５に設定し、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを４０秒間印加した。また、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率（Ｓ／Ｄ）を２．０（通常印字時の約１．３３倍）に設定し、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを４０秒間印加した。そして、それぞれの出力画像のカブリ濃度を計測した。なお、その他の現像条件は上記実施例と同じである。

図７に示すように、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率（Ｓ／Ｄ）を通常印字時と同じ１．５に設定した場合と、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率（Ｓ／Ｄ）を２．０（通常印字時の約１．３３倍）に設定した場合とでは、後者の方が明らかにカブリ濃度を低減することができた。

このように、現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の少なくとも一方の回転が制御され、現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の少なくとも一方の回転が制御される。

したがって、現像スリーブ５５の回転数と感光体ドラム２０の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように現像スリーブ５５及び感光体ドラム２０の少なくとも一方を回転させることにより、現像装置５０内における逆極性現像剤のみをさらに除去することができ、現像剤の消費量をさらに低減するとともに、現像剤の劣化によって発生する画像カブリをさらに防止することができる。

なお、本実施の形態では、リフレッシュ処理時において、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスを印加しているが、本発明は特にこれに限定されない。リフレッシュ処理時において、感光体ドラム２０の表面電位と現像スリーブ５５の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアスと、印字時と同じ交流バイアスとを印加してもよい。また、リフレッシュ処理時において、印字時と同じ直流バイアスと、現像スリーブ５５の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスとを印加してもよい。

また、本実施の形態では、リフレッシュ処理時において、直流バイアス及び交流バイアスのうちの少なくとも一方を変更するとともに、感光体ドラム２０の回転数及び現像スリーブ５５の回転数うちの少なくとも一方を変更しているが、本発明は特にこれに限定されず、リフレッシュ処理時において、感光体ドラム２０の回転数及び現像スリーブ５５の回転数うちの少なくとも一方を変更せずに、直流バイアス及び交流バイアスのうちの少なくとも一方のみを変更してもよい。

さらに、リフレッシュ処理時における感光体ドラム２０の回転数Ｓは、印字時の回転数と同じであり、現像スリーブ５５の回転数Ｄのみを変更しているが、本発明は特にこれに限定されず、現像スリーブ５５の回転数Ｄを印字時の回転数と同じにし、感光体ドラム２０の回転数Ｓを変更してもよい。また、感光体ドラム２０の回転数Ｓ及び現像スリーブ５５の回転数Ｄの両方を変更してもよい。

さらにまた、本実施の形態では、印刷枚数に応じてリフレッシュ処理を実行しているが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、所定時間毎にリフレッシュ処理を実行してもよく、電源のオン・オフ毎にリフレッシュ処理を実行してもよい。また、１回のジョブが終了する前に、印刷枚数が所定枚数に達した場合、リフレッシュ処理が実行されるが、この場合、印刷枚数が所定枚数に達してもリフレッシュ処理を実行せずに、ジョブが終了した後、リフレッシュ処理を実行してもよい。

なお、本実施の形態では、プリンタを画像形成装置の一例として説明しているが、本発明は特にこれに限定されず、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びこれらの機能を備えた複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の一種であるプリンタの内部構造の一実施形態を説明するための正面断面視の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る現像装置の構成を示す図である。 図１及び図２に示すプリンタ及び現像装置の動作について説明するためのフローチャートである。 交流バイアス及び直流バイアスの変化に伴うカブリ濃度の特性を示す図である。 印字ランニング時におけるカブリ濃度の推移を示す図である。 印字ランニング時における現像バイアス印加時間とカブリ濃度との関係を示す図である。 現像スリーブの回転数と感光体ドラムの回転数との比率と、カブリ濃度との関係を示す図である。

符号の説明

１０ プリンタ
２０ 感光体ドラム
５０ 現像装置
５１ トナー収納部分
５２，５３ 攪拌パドル
５４ 現像ローラ
５５ 現像スリーブ
５６ マグネットロール
５７ トナー層厚規制部材
１０１ バイアス印加部
１０２ 現像スリーブ駆動モータ
１０３ ドラム駆動モータ
１１０ 制御部
１１１ バイアス制御部
１１２ 回転制御部

Claims (4)

1. 現像剤担持体から像担持体へ現像剤を搬送し、像担持体に形成された静電潜像を現像する画像形成装置であって、
   直流バイアス及び交流バイアスを前記現像剤担持体に印加するバイアス印加手段と、
   前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を印加するように前記バイアス印加手段を制御するバイアス制御手段と、
   前記現像剤担持体に付着した現像剤を除去する現像剤除去手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス制御手段は、前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスを印加するように前記バイアス印加手段を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体及び前記像担持体の少なくとも一方の回転を制御する回転制御手段をさらに備え、
   前記回転制御手段は、前記現像剤の劣化に応じた所定のタイミングで、前記現像剤担持体の回転数と前記像担持体の回転数との比率が通常印字時の所定倍以上となるように前記現像剤担持体及び前記像担持体の少なくとも一方の回転を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記バイアス制御手段は、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の直流バイアスとの電位差が通常印字時の所定倍以上となる直流バイアス、及び前記現像剤担持体の交流バイアスが通常印字時の所定倍以上となる交流バイアスのうちの少なくとも一方を所定時間以上印加するように前記バイアス印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。

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