JP2013007804A

JP2013007804A - 画像形成装置

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Publication number: JP2013007804A
Application number: JP2011139054A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiyama; 雄二神山
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: US8824909B2; US20120328313A1; JP5393729B2

Abstract

【課題】剥ぎ取り作業と強制消費作業を効率よく行い、紙間の短縮化を図ること。
【解決手段】露光装置は感光体ドラムの周面に強制消費用静電潜像形成のための光を照射する（時間ｔ２１）。時間ｔ２２において、現像ローラー用電圧印加部による強制消費バイアス電圧の印加、磁気ローラー用電圧印加部による剥ぎ取りバイアス電圧の印加がなされると、現像ローラーのトナーが磁気ローラーへ移動する。その後、強制消費用静電潜像の上流端が感光体ドラムと現像ローラーの対面部に到達すると（時間ｔ２３）、現像ローラーのトナーは磁気ローラーへ移動しつつ、同時に強制消費用静電潜像へも飛翔する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置、特に、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上にトナーのみを保持させて静電潜像を現像する画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる画像形成装置の現像方式として、一成分現像方式及び二成分現
像方式が知られている。現像剤がトナーのみからなる一成分現像方式では、キャリア及びトナーから形成される磁気ブラシは形成されない。そのため、磁気ブラシによって感光体ドラム上の静電潜像が乱されることがなく、二成分現像方式と比較して高画質化に適している。

しかし、一成分現像方式は、二成分現像方式と比較すると長期にわたってトナーの帯電量を安定して維持することが難しい。しかもカラートナーの場合、トナーに透過性が求められるため、トナーを非磁性トナーとする必要があり、トナーの帯電量を安定して維持することはさらに難しい。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電及び搬送させる媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。

一方、現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分現像方式は、安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし、前記の磁気ブラシによる影響のため、二成分現像方式は、一成分現像方式と比較すると画質の点では不利である。

近年、一成分現像方式と二成分現像方式との両方の利点を備えるタッチダウン現像方式が注目されている。タッチダウン現像方式は、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤で磁気ローラー表面に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシからトナーのみを現像ローラーの表面に移動させてトナー薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。タッチダウン現像方式は、トナー帯電領域に二成分現像方式を採用して長寿命化を図り、現像領域に一成分現像方式を採用して高画質化を図ることができる。

しかしながらこのタッチダウン現像方式においても、現像ローラー上への薄層形成を磁気ブラシとバイアス電圧で行うため、一方向の電界を掛け続けると現像ローラーにトナーが固着するといった問題や、現像ローラーから感光体ドラムへトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れる現像ゴースト（履歴現象）現象などが生じる。そのため、この現像ローラー上に形成されたトナー薄層を剥ぎ取り、新たなトナー薄層を形成するリフレッシュと称する作業が必要である。このリフレッシュ作業は、例えばブレードや弾性ローラー等でトナー薄層を剥ぎ取る方法の他、用紙と用紙の間、即ち紙間で逆電位差を生じるようにバイアス電圧をかけてトナー薄層を剥ぎ取る方法があり、後者の方法を採用した画像形成装置及び現像装置について特許文献１〜４に記載されている。

また、形成する画像の画像部が少ない（印字率が低い）状態が続くと、現像ローラーのトナーから感光体ドラムへ移動するトナー量が少なくなる。そして、現像ローラーが長時間同じトナーを担持することによるトナーの劣化から画像濃度低下やカブリなどの様々な画像不具合を引き起こすことが知られている。そのため印字率を算出し、その印字率が所定の印字率より小さい場合、紙間でトナーを強制的に消費させ（つまり、現像ローラーのトナーを強制的に感光体ドラムの静電潜像に飛翔させ）、その分磁気ローラーから現像ローラーに新しいトナーを移動させることによって常に新しいトナーでトナー薄層が構成されるようにしている。

特開２００５−５５８３７号公報特開２００５−５５８３９号公報特開２００３−２８０３９２号公報特開２００７−３２２７１６号公報

上記したトナー薄層を剥ぎ取る剥ぎ取り作業と、トナーを強制的に消費させる強制消費作業を紙間で安定して行うために、従来は強制消費作業の終了後に剥ぎ取り作業が行われていた。この２つの作業を行うために紙間を大きくとる必要があり、その分システム速度を上げることによって仕様の処理速度に対応していた。しかし、システム速度を上げるとトナー飛散等の問題が顕著に現れていた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、剥ぎ取り作業と強制消費作業を効率よく行い、紙間を短縮化を図った画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明の画像形成装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する磁気ローラーと、前記磁気ローラーとの対面部にて当該磁気ローラーから移動したトナーによって形成されたトナー薄層を担持する現像ローラーと、表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーとの対面部にて前記トナー薄層のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記磁気ローラーに電圧を印加する磁気ローラー印加手段と、前記現像ローラーに電圧を印加する現像ローラー印加手段と、前記磁気ローラー印加手段及び前記現像ローラー印加手段に対して電圧印加の制御を行うと共に、前記露光手段に前記現像ローラー上のトナーを強制的に前記像担持体上へ移行させる強制消費用静電潜像を形成させる制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記磁気ローラー印加手段に対して、前記現像ローラーが担持するトナー薄層を前記磁気ローラー側に強制的に移動させるための第１電圧を前記現像ローラーが一回転するのに要する第１期間だけ前記磁気ローラーに印加させ、前記現像ローラー印加手段に対して、少なくとも前記強制消費用静電潜像が前記現像ローラーと前記対面部にて対面する第２期間について前記現像ローラーから前記像担持体へトナーを飛翔させるための第２電圧を前記現像ローラーに印加させ、前記第１期間と前記第２期間とを少なくとも一部重ならせて実行させる。

従来、紙間において、現像ローラーから磁気ローラーにトナーを移動させる剥ぎ取り作業の終了後に現像ローラーから像担持体の強制消費用静電潜像にトナーを飛翔させる強制消費作業を行っていたため、作業時間の確保の為に紙間を長く取る必要があり、その分システム速度を上げる必要があった。システム速度が上がると、トナー飛散等の問題が発生していた。

そこで、剥ぎ取り作業にかかる時間（第１期間）と強制消費作業にかかる時間（第２期間）の一部を重ねる、即ち、剥ぎ取り作業と強制消費作業を一部同時進行することによって、その分リフレッシュ作業に係る時間を短くすることができ、紙間を短縮することができる。紙間の短縮化によって、システム速度を下げることができ、トナー飛散を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第１期間と前記第２期間を完全に重ならせて実行させる。

剥ぎ取り作業にかかる時間（第１期間）と強制消費作業にかかる時間（第２期間）が完全に重なっているということは、剥ぎ取り作業と強制消費作業を完全に同時進行することを意味する。こうすることでリフレッシュ作業に係る時間を更に短くすることができ、紙間を短縮することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記現像ローラーが担持するトナー薄層のうち前記強制消費用静電潜像に飛翔させるためのトナー薄層が、前記現像ローラーと前記磁気ローラーとの対面部を通過した後、前記制御手段は前記磁気ローラー電圧印加手段に対して前記第１電圧を前記磁気ローラーに印加させる。

現像ローラーのトナーは、強制消費用静電潜像に十分飛翔する必要がある。しかし、磁気ローラーの剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングが早すぎると、強制消費用静電潜像が対面部に到達する前に磁気ローラーが強制消費用静電潜像に飛翔させるべきトナーを剥ぎ取ってしまい、強制消費作業が不完全になってしまう。

従って、強制消費用静電潜像に飛翔させるためのトナーを現像ローラー上に確保した後に磁気ローラー用電圧印加手段が第１電圧を印加する（即ち、剥ぎ取り作業を開始する）ことによって、強制消費作業が問題なく実行される。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置であって、前記第２電圧の直流成分の絶対値は、前記現像ローラー印加手段が用紙に画像を印刷時に印加する現像バイアス電圧の直流成分の絶対値より大きいものである。

強制消費作業と剥ぎ取り作業が重なっていると、現像ローラーは第１電圧の影響を受けてしまい、現像ローラーから強制消費用静電潜像へ飛翔するトナーの量にも影響が出る。従って、現像ローラー用電圧印加手段が強制消費作業中に印加する第２電圧を印刷時の現像バイアス電圧より直流成分の絶対値が高い電圧にすることよって、磁気ローラーに第１電圧が印加されていても、現像ローラーから強制消費用静電潜像へトナーが飛散しやすい状況を作り出すことができる。

本発明によれば、強制消費作業と剥ぎ取り作業に係る時間を短くすることができ、紙間を短縮することができる。紙間の短縮化によって、システム速度を下げることができ、トナー飛散を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図。画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。感光体ドラムと現像装置の概略断面図。従来の剥ぎ取り及び強制消費作業を示したタイミングチャート。従来の剥ぎ取り及び強制消費作業を説明するための図。本発明における剥ぎ取り及び強制消費作業を示したタイミングチャート。本発明における剥ぎ取り及び強制消費作業を説明するための図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。尚、本実施の形態ではカラープリンターを例に説明するが、モノクロプリンターでも構わない。また、プリンターのみならず、ファクシミリ、コピー等の複数の機能を備えた複合機にも適用可能である。

画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。

画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ及びブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。

マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナー１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー画像が形成される。

転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラー１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー画像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナー１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。

転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンデータに対応するトナー画像、イエローデータに対応するトナー画像、ブラックデータに対応するトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このカラーのトナー画像は２次転写ローラー１４９によって、用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラー１６１と加圧ローラー１６３を備える。これらのローラーによってカラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。

図２は、画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、現像ローラー用電圧印加部６３、磁気ローラー用電圧印加部６５がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。

制御部２００はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び画像メモリ等によって構成され、画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。

操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。

現像ローラー用電圧印加部６３及び磁気ローラー用電圧印加部６５は、直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアス電圧を生成し、そのバイアス電圧を現像装置１４１内のローラーに印加する。

印字率算出部１２３は、所定時間（例えば、２４時間）内に画像形成がなされた用紙枚数、所定時間における累積現像駆動時間及び所定時間に用紙に形成された総ドット数をカウントし、これらの値から平均印字率を算出する。

次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は一組の感光体ドラム１３５と現像装置１４１の断面を示す図である。感光体ドラム１３５は像担持体の一例であり、現像装置１４１で用いられる現像剤は二成分現像剤である。二成分現像剤を構成するトナー及びキャリアの図示は省略されている。

現像装置１４１は現像ローラー１１、磁気ローラー１３、攪拌スクリュー１５及び１７、これらを収容する筐体１９を備える。攪拌スクリュー１５及び１７は筐体１９内の攪拌室２１に配置されている。攪拌室２１は仕切板２３により二つの攪拌空間２５及び２７に分けられている。攪拌空間２５に攪拌スクリュー１７、攪拌空間２７に攪拌スクリュー１５が配置されている。攪拌空間２５及び２７には二成分現像剤が収容されている。

攪拌スクリュー１５及び１７が回転することにより二成分現像剤が攪拌される。これによりトナーとキャリアが摩擦帯電し、トナーとキャリアが静電気的に結合した状態となる。この状態の二成分現像剤のうち、攪拌空間２７に収容されている二成分現像剤が磁力により、磁気ローラー１３に汲み上げられる。

磁気ローラー１３は、攪拌スクリュー１５及び現像ローラー１１と対向して筐体１９内に配置されている。磁気ローラー１３が現像ローラー１１と対向する箇所を対面部３７とする。磁気ローラー１３は円筒状であり、その円筒内にシャフト３３が回転可能に配置されている。磁気ローラー１３はシャフト３３が回転することによって回転方向Ｒ３に回転する。

磁気ローラー１３の周面にはＮ極の磁極とＳ極の磁極が回転方向Ｒ３に沿って交互に配置されている。これらの磁極の磁力によって、二成分現像剤を磁気ブラシの状態で吸い付けるための磁界が形成される。磁気ローラー１３が磁気ブラシ状態の二成分現像剤を吸い付けながら回転方向Ｒ３に回転することにより、二成分現像剤は対面部３７に搬送される。この途中でブレード３５によって磁気ローラー１３が保持している二成分現像剤の厚みが規制される。

磁気ローラー用電圧印加部６５は、直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアス電圧を生成し、このバイアス電圧を磁気ローラー１３に印加する。キャリアは磁気ローラー１３に吸い付けられた状態となるため、上記バイアス電圧の印加によって発生する磁気ローラー１３と現像ローラー１１間の電位差によってトナーだけが現像ローラー１１に移動する。

現像ローラー１１は、対面部４７で感光体ドラム１３５と対向して配置されている。現像ローラー１１は円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト４３が回転可能に配置されている。シャフト４３が回転することにより、現像ローラー１１は回転方向Ｒ１に回転する。

現像ローラー１１は、対面部３７で磁気ローラー１３からトナーを吸い付け、回転方向Ｒ１に回転することによりトナーを搬送する。現像ローラー用電圧印加部６３は、直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアス電圧を生成し、現像ローラー１１に印加する。現像ローラー１１が搬送するトナーは、上記バイアス電圧の印加によって発生する現像ローラー１１と感光体ドラム１３５間の電位差によって感光体ドラム１３５の静電潜像に飛翔する。これにより、静電潜像が顕像化し、トナー像が形成される。

感光体ドラム１３５上には、感光体ドラム１３５の周面と接触するように転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、トナー像は感光体ドラム１３５と転写ベルト１３１のニップ部にて転写ベルト１３１に転写される。

次に、紙間にて行われる剥ぎ取り作業と強制消費作業について説明する。図４は従来の剥ぎ取り作業及び強制消費作業を示したタイミングチャートであり、図５は従来の同作業を説明するための図である。図４において、上から露光タイミング、対面部４７における現像ローラー１１−感光体ドラム１３５間（以下、「ＤＳ間」と言う）の電位差、現像ローラー１１に印加されるバイアス電圧及び磁気ローラー１３に印加されるバイアス電圧を示している。

現像ローラー用電圧印加部６３は、現像ローラー１１に現像バイアス電圧を紙間において終始印加している。そして、時間ｔ１１において、露光装置１３９が感光体ドラム１３５の周面に強制消費用静電潜像（例えば、ベタ画像に相当するトナー像を形成するための静電潜像）を形成させるための光を照射する。この露光により、図５（ａ）に示すように感光体ドラム１３５の周面に強制消費用静電潜像９１が形成される。

感光体ドラム１３５の回転によって強制消費用静電潜像９１の上流端が対面部４７に到達すると（時間ｔ１２、図５（ｂ））、現像ローラー１１には現像バイアス電圧が印加されているので現像ローラー１１から強制消費用静電潜像へトナーが飛翔する。強制静電潜像９１が現像ローラー１１と対向している期間（矢印Ａで示したローレベルの期間）は、現像ローラー１１のトナーＴｓが感光体ドラム１３５へ移動する強制消費が行われている期間（強制消費期間）となる。

更に、感光体ドラム１３５の回転によって強制消費用静電潜像の下流端が対面部４７を通過すると（図５（ｃ））、現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へのトナーの移動はストップし、その後、感光体ドラム１３５が更に回転することによってトナー像９２はクリーナー１４３によって除去される。

強制消費用静電潜像９１の対面部４７の通過を受けて（ＤＳ間の電位差がハイレベルになるのを受けて）、磁気ローラー電圧印加部６５は磁気ローラー１３への印加電圧を現像バイアス電圧から剥ぎ取りバイアス電圧に切り替える（時間ｔ１３）。剥ぎ取りバイアスとは、磁気ローラー１３が現像ローラー１１のトナーＴｓを吸い付ける（剥ぎ取る）ためのバイアス電圧であり、この電圧が印加されることにより、現像ローラー１１から磁気ローラー１３へトナーが移動する（図５（ｄ））。

図５（ｄ）において、点線で示す領域Ｓは磁気ローラー１３に剥ぎ取られたトナーがあった領域を示し、磁気ローラー１３上のトナーＴｍは現像ローラー１１から剥ぎ取ったトナーを示す。

強制消費作業後に現像ローラー１１に残留したトナーＴｓを磁気ローラー１３へ移動させるために、磁気ローラー電圧印加部６５は時間ｔ１３から現像ローラー１１が一回転するために要する時間（矢印Ｂで示した期間）だけ剥ぎ取りバイアス電圧を印加する。つまり、矢印Ｂで示した期間は、剥ぎ取り作業の期間となる。こうして現像ローラー１１上のトナーＴｓは、感光体ドラム１３５又は磁気ローラー１３へ移動する。また、図４において、時間Ｔ１はリフレッシュ作業に係る時間を示している。

このように、従来は、強制消費作業が終わった後に剥ぎ取り作業を行っていた。従って、リフレッシュ作業の時間確保の為に紙間を大きく取る等の対策を行い、その分システム速度を上げることによって仕様の処理速度を実現していた。しかし、システム速度を上げるとトナー飛散等の問題が顕著に現れていた。

次に、本発明における画像形成装置１による剥ぎ取り作業と強制消費作業について説明する。図６は、本実施の形態における剥ぎ取り作業及び強制消費作業を示したタイミングチャートであり、図７は本実施の形態における同作業を説明するための図である。

時間ｔ２１において、露光装置１３９が感光体ドラム１３５の周面に強制消費用静電潜像を形成させるための光を照射する。この露光により、図６（ａ）に示すように感光体ドラム１３５の周面に強制消費用静電潜像９１が形成される。

次に、現像ローラー用電圧印加部６３は、強制消費バイアス電圧を印加する（時間ｔ２２）。同時に、磁気ローラー用電圧印加部６５は時間ｔ２２から現像ローラー１１が一回転するための要する時間（矢印Ｂで示した時間）だけ剥ぎ取りバイアス電圧の印加を行う。これにより、現像ローラー１１のトナーＴｓが磁気ローラー１３へ移動する。矢印Ｂで示した時間は剥ぎ取り期間（第１期間）となる。

尚、強制消費バイアス電圧と剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミング（及び印加終了タイミング）は同じである必要はないが、タイミングを同じにすることによって、制御部２００による現像ローラー用電圧印加部６３と磁気ローラー用電圧印加部６５の制御を簡素化することができ、制御部２００の処理負荷を軽減することができる。

また、強制消費バイアス電圧と剥ぎ取りバイアス電圧が同時に印加されるため、現像ローラー１１は、剥ぎ取りバイアス電圧によって数Ｖ〜数十Ｖの影響を受けてしまう。剥ぎ取りバイアス電圧の影響を受けずに強制消費用静電潜像９１へトナーが飛翔しやすい状況を作り出すため、強制消費バイアス電圧の直流成分の絶対値は現像バイアス電圧の直流成分の絶対値より大きくする。

強制消費用静電潜像９１の上流端が対面部４７に到達すると（時間ｔ２３、図７（ｂ））、トナーが現像ローラー１１から強制消費用静電潜像９１へ飛翔し始める。強制消費用静電潜像９１が現像ローラー１１と対向している期間（ＤＳ間電位がローレベルである矢印Ａの期間）は、現像ローラー１１のトナーＴｓが感光体ドラム１３５へ移動する強制消費期間（第２期間）となる。

また、磁気ローラー１３には剥ぎ取りバイアス電圧が印加されているため強制消費作業と並行して剥ぎ取り作業も行われており、図７（ｂ）における領域Ｓは時間ｔ２２から時間ｔ２３の間に磁気ローラー１３が剥ぎ取ったトナーの範囲を示している。更に、磁気ローラー１３上のトナーＴｍは、現像ローラー１１から剥ぎ取ったトナーを示している。

ここで、時間ｔ２２における剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングについて説明する。現像ローラー１１のトナーＴｓは、強制消費用静電潜像９１に十分飛翔する必要がある。しかし、剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングが早すぎると、強制消費用静電潜像９１が対面部４７に到達する前に磁気ローラー１３が強制消費用静電潜像９１に飛翔させるべきトナーＴｓを剥ぎ取ってしまい、強制消費作業が不完全になってしまう。

従って、強制消費用静電潜像９１が対面部４７に到達した時、強制消費用静電潜像９１と対向するトナーＴｓの現像ローラー１１の回転方向に沿った長さＬ１のトナーＴｓ（つまり、強制消費用静電潜像９１に飛翔させるべきトナーＴｓ）を、対面部４７より下流側の現像ローラー１１上に残して、磁気ローラー用電圧印加部６５は剥ぎ取りバイアス電圧の印加を開始しなければならない。

具体的には、制御部２００は、強制消費用静電潜像９１の感光体ドラム１３５の回転方向に沿った長さ、感光体ドラム１３５の露光位置から対面部４７までの長さ、感光体ドラム１３５及び現像ローラー１１の回転速度等を用いて長さＬ１を算出し、強制消費用静電潜像９１が対面部４７に到達する時点において、長さＬ１のトナーＴｓが対面部４７より下流側の現像ローラー１１上に残るように、磁気ローラー用電圧印加部６５による剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングを決定する。強制消費用静電潜像９１の感光体ドラム１３５の回転方向に沿った長さは、印字率算出部２０１が算出した印字率によって制御部２００が決定する。

尚、本実施の形態では、図６に示すように、強制消費用静電潜像９１の上流端が対面部４７に到達する前（ＤＳ間の電位がローレベルになる前）に磁気ローラー用電圧印加部６５による剥ぎ取りバイアス電圧の印加が開始しているが、剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングはこの限りではない。上記したように、剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングは、強制消費用静電潜像９１の感光体ドラム１３５の回転方向に沿った長さ、感光体ドラム１３５の露光位置から対面部４７までの長さ、感光体ドラム１３５及び現像ローラー１１の回転速度等によって可変する。

また、強制消費用静電潜像９１が対面部４７に到達する時点において、長さＬ１より長いトナーＴｓが現像ローラー１１にあるということは、その分リフレッシュ作業の終了時間が遅くなることを意味する。従って、強制消費用静電潜像９１が対面部４７に到達する時点において、長さＬ１だけのトナーＴｓが磁気ローラー１３の対面部４７より下流側に残るように、制御部２００は剥ぎ取りバイアス電圧の印加タイミングを決定することが望ましい。こうすることで、強制消費作業と剥ぎ取り作業が効率的に並行して行われるため、紙間の幅を短縮することができる。

強制消費用静電潜像９１の下流端が対面部４７を通過すると（図７（ｃ）、時間ｔ２４）、現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へのトナーの移動はストップする。図７（ｃ）において、点線で示す領域Ｓは磁気ローラー１３に剥ぎ取られたトナーと感光体ドラム１３５に飛翔したトナーのあった領域を示す。磁気ローラー用電源印加部６５は現像ローラー１１が一回転するための要する時間だけ剥ぎ取りバイアス電圧を印加し続けるため、現像ローラー１１に残留しているトナーＴｓは磁気ローラー１３に剥ぎ取られる。また、感光体ドラム１３５上のトナー像９２は、クリーナー１４３によって除去される。

図６における時間Ｔ２は、本発明を適用したときのリフレッシュ作業に係る時間を示しており、図４に示した時間Ｔ１よりも大幅に作業時間を短縮していることが分かる。

従来は強制消費作業が終わってから剥ぎ取り作業を行っていたため、紙間を大きくする必要があった。しかし、本発明によると、強制消費作業と剥ぎ取り作業を同時進行するため、リフレッシュ制御にかかる時間を短縮することができ、その分紙間も短くすることができる。また、紙間の短縮化によって、システム速度を落とすことができるため、トナー飛散を抑制することができる。

１画像形成装置
１１現像ローラー
１３磁気ローラー
６３現像ローラー用電圧印加部（現像ローラー電圧印加手段）
６５磁気ローラー用電圧印加部（磁気ローラー電圧印加手段）
１１０用紙貯留部
１３０画像形成部
１３５感光体ドラム（像担持体）
１３９露光装置（露光手段）
１４１現像装置
２００制御部（制御手段）
２０１印字率算出部
３００操作表示部

Claims

トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する磁気ローラーと、
前記磁気ローラーとの対面部にて当該磁気ローラーから移動したトナーによって形成されたトナー薄層を担持する現像ローラーと、
表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーとの対面部にて前記トナー薄層のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、
前記磁気ローラーに電圧を印加する磁気ローラー印加手段と、
前記現像ローラーに電圧を印加する現像ローラー印加手段と、
前記磁気ローラー印加手段及び前記現像ローラー印加手段に対して電圧印加の制御を行うと共に、前記露光手段に前記現像ローラー上のトナーを強制的に前記像担持体上へ移行させる強制消費用静電潜像を形成させる制御を行う制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記磁気ローラー印加手段に対して、前記現像ローラーが担持するトナー薄層を前記磁気ローラー側に強制的に移動させるための第１電圧を前記現像ローラーが一回転するのに要する第１期間だけ前記磁気ローラーに印加させ、前記現像ローラー印加手段に対して、少なくとも前記強制消費用静電潜像が前記現像ローラーと前記対面部にて対面する第２期間について前記現像ローラーから前記像担持体へトナーを飛翔させるための第２電圧を前記現像ローラーに印加させ、前記第１期間と前記第２期間とを少なくとも一部重ならせて実行させる画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１期間と前記第２期間を完全に重ならせて実行させる請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像ローラーが担持するトナー薄層のうち前記強制消費用静電潜像に飛翔させるためのトナー薄層が、前記現像ローラーと前記磁気ローラーとの対面部を通過した後、前記制御手段は前記磁気ローラー電圧印加手段に対して前記第１電圧を前記磁気ローラーに印加させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記第２電圧の直流成分の絶対値は、前記現像ローラー印加手段が用紙に画像を印刷時に印加する現像バイアス電圧の直流成分の絶対値より大きいものである請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。