JP5068297B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ機等の画像形成装置においては、帯電装置によって感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、帯電した感光体ドラムの表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成し、現像装置によって静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。そして、該トナー像は、印刷用紙等の記録媒体に転写された後、定着装置によって定着させられる。

この場合、現像装置では、トナーカートリッジから現像剤としてのトナーが補給され、供給ローラと現像ローラとの間、及び、現像ブレードと現像ローラとの間で摩擦帯電することによってトナーが荷電され、現像ブレードにより現像ローラ上に均一にトナー薄層が形成される。そして、一般的に、非磁性一成分系のトナーを使用して、現像ローラと感光体ドラムとを接触させて配置する非磁性一成分接触現像方式の画像形成装置は、構成の簡素化及び小型化に有利であり、多く実用化されている。

このような画像形成装置においては、トナーに所定の帯電量を与えることによって現像ローラから感光体ドラム上の静電潜像へトナーを移動させている。しかし、該トナーの劣化等により、所定の帯電量が与えられず、該帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生する場合があった。このような異常帯電トナーは、現像ローラから感光体ドラム上の非露光領域にも移動しやすいので、かぶり印刷や汚れ印刷のような異常画像の原因となる。そこで、帯電した感光体ドラムの表面に露光装置によって所定の静電潜像を形成し、現像ローラから静電潜像に劣化トナーを供給することにより、該劣化トナーを廃棄する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−４５４８１号公報

しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、現像ローラ上に形成されるトナー薄層内に存在する劣化トナーを廃棄することはできるが、現像装置内に存在する異常帯電トナーを廃棄することができず、その結果、印刷品位が低下してしまう。また、劣化トナー以外にも、劣化していない通常のトナーが、通常の現像と同じように、感光体ドラム上に移動するので、劣化していない通常のトナーまでもが廃棄されてしまう。

本発明は、前記従来の画像形成装置における問題点を解決して、現像剤担持体上に現像剤薄層を形成するための現像剤規制部材に印加する電圧を、非画像形成時に変更し、他の部材に印加する電圧との差を所定範囲とすることによって、かぶりトナー及び汚れトナーを効率良く現像装置から廃棄することができ、高品質の出力画像を得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。

そのために、本発明の画像形成装置においては、潜像を担持する潜像担持体と、帯電電圧が印加され、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電部材と、現像電圧が印加され、前記潜像担持体に負極性に帯電される現像剤を付着して現像剤像を形成する現像剤担持体と、規制部材印加電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤薄層を形成する現像剤規制部材とを有し、非画像形成時に、前記潜像担持体の表面電圧の絶対値を画像形成時における前記潜像担持体の表面電圧の絶対値よりも小さくし、前記現像電圧の絶対値を画像形成時における前記現像電圧の絶対値よりも大きくし、前記規制部材印加電圧の絶対値を前記現像電圧の絶対値より大きくし、かつ、前記規制部材印加電圧と前記現像電圧との差を画像形成時より大きくするように変更するとともに、前記潜像担持体及び現像剤担持体は回転させられ、前記変更した潜像担持体の表面電圧、現像電圧及び規制部材印加電圧は、少なくとも現像剤担持体の１周の時間以上維持される。

本発明によれば、画像形成装置は、現像剤担持体上に現像剤薄層を形成するための現像剤規制部材に印加する電圧を、非画像形成時に変更し、他の部材に印加する電圧との差を所定範囲とするようになっている。これにより、かぶりトナー及び汚れトナーを効率良く現像装置から廃棄することができ、高品質の出力画像を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の要部の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の動作タイミングの他の例を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の感光体ドラム、現像ローラ及び帯電ローラの動作タイミングを示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態における実験結果を示す表である。 本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の動作タイミングの他の例を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の感光体ドラム、現像ローラ及び帯電ローラの動作タイミングを示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態における実験結果を示す表である。 本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態におけるかぶりトナー及び汚れトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の要部の構成を示す断面図である。

図において、１００は本実施の形態における画像形成装置であり、例えば、プリンタ、ファクシミリ機、複写機、各種の機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類のものであってもよい。ここでは、前記画像形成装置１００が、電子写真方式によって画像を形成する電子写真式プリンタであるものとして説明する。なお、前記画像形成装置１００は、カラー画像を形成する装置であってもよいが、説明の都合上、モノクロ画像を形成する装置であるものとする。

この場合、前記画像形成装置１００の内部には、画像形成ユニット１０及び定着器４が媒体としての記録媒体３の搬送路に沿って配設されている。そして、用紙カセット等に積層されてセットされた記録媒体３は、給紙ローラ９１によって１枚ずつ分離された状態で給紙され、図２において矢印Ａで示される方向に搬送されてレジストローラ９２に送り込まれる。続いて、記録媒体３は、レジストローラ９２によって所定のタイミングで矢印Ｂで示される方向に送り出され、搬送路に沿って搬送される途中で、画像形成ユニット１０によって形成された現像剤像としてのトナー像が転写される。

そして、記録媒体３が定着器４に送り込まれると、該定着器４によって定着プロセスが行われ、トナー像を加温及び加圧することにより、該トナー像が記録媒体３上に定着される。続いて、トナー像が定着された記録媒体３は、矢印Ｃで示される方向に搬送され、排出ローラ９３によって矢印Ｄで示される方向に排出され、画像形成装置１００の外部におけるスタッカに収容される。

ここで、画像形成ユニット１０は、筐（きょう）体の中に、潜像担持体としての感光体ドラム１、該感光体ドラム１を帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１１、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像装置としての現像器２、クリーニング装置１６等を収容したものである。

前記現像器２は、現像剤収容器としてのトナーカートリッジ９４から補給された現像剤としてのトナーを内部に収容する。また、現像器２は、感光体ドラム１に対向させて配設された回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ１２、該現像ローラ１２にトナーを供給する供給部材としてのトナー供給ローラ１８、及び、前記現像ローラ１２上に供給されたトナーの薄層を形成するトナー層厚規制ブレードである現像剤規制部材としての規制ブレード１３を備える。

また、１５は、発光素子としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備え、イメージデータに基づいて感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像書込装置としてのＬＥＤヘッドである。さらに、１４は、記録媒体３の搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配設された転写装置としての転写ローラ１４である。

さらに、前記クリーニング装置１６は、感光体ドラム１の表面をクリーニングしてトナーを掻（か）き落して収容する装置であり、収容したトナーは図示されない廃トナー回収器にスパイラル等によって画像形成ユニット１０から搬出される。

なお、感光体ドラム１、現像ローラ１２、トナー供給ローラ１８、帯電ローラ１１及び転写ローラ１４は、それぞれ、矢印で示される方向に回転する。この場合、感光体ドラム１は後述されるＩＤモータ１７によって回転駆動される。また、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８は、感光体ドラム１からのギヤ伝達によって回転駆動される。さらに、帯電ローラ１１は、感光体ドラム１の表面との摩擦伝達によって回転駆動される。

そして、前記感光体ドラム１は、例えば、アルミ等のドラム形状の導体の表面に光導電層が形成された部材である。また、帯電ローラ１１は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させるための装置であり、例えば、ステンレス等の導体を軸とし、該軸の周囲にエピクロルヒドリン等の導電性の弾性体が被覆されて形成され、感光体ドラム１に接触するように配設されている。

さらに、ＬＥＤヘッド１５は、一様に帯電された感光体ドラム１の表面を選択露光し、潜像パターンを形成するための露光装置であり、ＬＥＤ素子とＬＥＤ駆動素子とレンズアレイとから成り、ＬＥＤ素子からの照射光が感光体ドラム１の表面に結像する位置に配設されている。

そして、現像ローラ１２は、例えば、ステンレス等の導体を軸とし、該軸の周囲にウレタン等の導電性の弾性体を被覆した部材である。また、トナー供給ローラ１８は、例えば、ステンレス等の導体を軸とし、該軸の周囲にシリコーン等の発泡性の弾性体を被覆した部材であり、前記現像ローラ１２に接触するように配設される。さらに、規制ブレード１３は、例えば、ステンレス鋼の板状部材であって、その先端部分を現像ローラ１２に押し当てるように配設される。なお、現像器２は、現像ローラ１２が感光体ドラム１の表面に接触するように配設されている。

また、転写ローラ１４は、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録媒体３に転写するための装置であり、例えば、導電性の発泡性弾性体から成り、感光体ドラム１に接触するように配設されている。

さらに、クリーニング装置１６は、感光体ドラム１上に、未転写等によって残留したトナーや、現像器２から感光体ドラム１上へ移動させた廃棄トナーを掻き取った後に廃棄するための装置であり、例えば、ゴムブレードを備え、該ゴムブレードの先端を感光体ドラム１の表面に当接させて、感光体ドラム１上のトナーを掻き取るように配設されている。

次に、前記画像形成装置１００の制御システムについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。

図に示されるように、帯電ローラ１１には帯電電圧制御部２１によって帯電電圧が印加され、現像ローラ１２には現像電圧制御部２２によって現像電圧が印加され、規制ブレード１３には規制ブレード電圧制御部２３によって規制ブレード電圧が印加される。

そして、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３には、電圧切替部３１が接続されている。該電圧切替部３１は、印刷電圧設定部３２及びかぶりトナー廃棄電圧設定部３３を備え、記録制御部３０からの指示に従って、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３に通知する電圧設定値を、印刷電圧設定部３２に保持されている印刷電圧、又は、かぶりトナー廃棄電圧設定部３３に保持されているかぶりトナー廃棄電圧に切り替える。そして、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３は、電圧切替部３１から通知された電圧設定値に基づいて電圧を出力する。

また、ＩＤモータ１７にはＩＤモータ制御部２７が接続され、転写ローラ１４には転写電圧制御部２４が接続され、ＬＥＤヘッド１５にはＬＥＤヘッド発光制御部２５が接続されている。前記ＩＤモータ制御部２７、転写電圧制御部２４及びＬＥＤヘッド発光制御部２５は、それぞれ、記録制御部３０からの指示に従ってＩＤモータ１７の駆動動作、転写ローラ１４へ印加する転写電圧、及び、ＬＥＤヘッド１５の発光動作を制御する。

次に、前記構成の画像形成装置１００の動作について説明する。まず、印刷工程における動作について説明する。

印刷工程においては、まず、帯電ローラ１１に帯電電圧を印加して感光体ドラム１の表面を一様に帯電させた後、記録制御部３０からの画像データに従ってＬＥＤヘッド１５を発光させ、感光体ドラム１の表面に静電潜像パターンを形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ１２に現像電圧を印加して、感光体ドラム１上の静電潜像パターンを現像する。ここで、規制ブレード１３には、現像ローラ１２上のトナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするための規制ブレード電圧が印加されている。

次に、転写ローラ１４に転写電圧を印加して、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体３上へ転写させる。そして、該記録媒体３上のトナー像は、定着器４によって記録媒体３に定着され、印刷動作が完了する。

なお、負帯電性のトナーを用いて画像形成装置１００を常温常湿環境（２０〜２５〔℃〕、４０〜６０〔％〕）で動作させる場合、印加電圧設定は、例えば、帯電電圧を−１０００〔Ｖ〕、現像電圧を−２００〔Ｖ〕、規制ブレード電圧を−３００〔Ｖ〕とする。感光体ドラム１の表面は、所定の値以上の帯電電圧を帯電ローラ１１に印加すると帯電され、印加する帯電電圧に比例して表面電圧が変化する。本実施の形態において、感光体ドラム１の表面電圧は、−５００〔Ｖ〕となる。そして、ＬＥＤヘッド１５の発光によって形成された潜像パターンの潜像電圧は−１００〔Ｖ〕となり、潜像パターンに現像ローラ１２からトナーが反転現像される。負帯電性のトナーは、例えば、ポリスチレン樹脂に、帯電性や流動性を付与するためのシリカ等を外添したものである。

画像データの密度は、画像データによって形成されるトナー像の密度であり、印字可能領域に対する該印字可能領域中に形成されるトナー像領域の密度のことをいい、印字可能領域全体にトナー像が形成される場合（ベタ印刷）を１００〔％〕密度とする。

しかしながら、現像ローラ１２上に形成されたトナー薄層においては、潜像パターンに対応したトナーのみが現像されるため、画像データの密度が低い印刷、すなわち、低密度印刷の場合、現像されないトナーが多く存在する。そして、未現像のトナーは、現像ローラ１２上に付着した状態で現像器２内へ戻り、トナー供給ローラ１８による掻き取りや、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１８との間での摩擦帯電や、現像ローラ１２と規制ブレード１３との間での摩擦帯電を経て、再び感光体ドラム１との現像部へ搬送されるものや、規制ブレード１３を通過することができず、現像器２内に留まるものが生じる。

そのため、低密度印刷が継続された場合、現像されずに現像ローラ１２上や現像器２内に留まるトナーは、ダメージを受け、シリカ等の外添剤が離脱又は埋没することなどによって、帯電性能の低下や逆極性の帯電が生じる場合がある。あるいは、トナー供給ローラ１８によって掻き取られずに現像ローラ１２の表面に付着した状態で摩擦帯電を繰り返すことにより、トナーの帯電量が増加する場合もある。

次に、現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。

図において、破線Ａは初期状態における現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布を示し、実線Ｂは低密度印刷を２００００枚行った後における現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布を示している。

図から、低密度印刷を行った後は、初期状態と比較して、帯電量の分布幅が広がり、低帯電トナー及び高帯電トナーの頻度が増加していることが分かる。逆極性に帯電したトナーは、印刷工程において感光体ドラム１上の非露光領域へ電気的に引き付けられて移動しやすく、また、低帯電トナーは現像ローラ１２表面との鏡像力による付着力が弱いために感光体ドラム１へ移動しやすいので、画像の背景部にトナーが付着する、いわゆる、かぶり印刷が発生しやすくなる。このように、正常に帯電したトナーに対して、低い帯電量のトナーや逆極性に帯電したトナーによって画像の背景部、すなわち、非画像部にトナーが付着することをかぶりとし、該かぶりを引き起こす低い帯電量のトナーや逆極性に帯電したトナーをかぶりトナーとする。

そこで、本実施の形態においては、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧を印刷電圧からかぶりトナー廃棄電圧に切り替えることによって、印刷時以外の期間で帯電量の低いトナー及び逆極性に帯電したトナー、すなわち、かぶりトナーを選択的に廃棄することができるようにする。換言すると、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧を画像形成時の電圧から、あらかじめ設定された非画像形成時の電圧に変更することによって、かぶりトナーを効率良く現像器２から廃棄することができるようにする。

ここで、画像形成とは、正常に帯電されるトナーによってトナー像が感光体ドラム１上に形成されることであり、印刷データに基づいて、記録媒体３に転写されるトナー像を形成する印刷動作や、色ずれ補正や濃度補正といった補正用パターンの形成を行うことを示す。このときの、帯電電圧、現像電圧、規制ブレード電圧及び供給電圧が画像形成時の電圧となる。

また、非画像形成とは、画像形成以外の工程である。なお、非画像形成のときに、かぶりトナー廃棄モードが設けられており、非画像形成時の少なくとも一部の期間でかぶりトナー廃棄モードが設けられている。該かぶりトナー廃棄モードは、画像形成の電圧から電圧が変更される「電圧変更期間」である。すなわち、非画像形成時の一部で「電圧変更期間」が設けられている。なお、非画像形成のときであって、画像形成装置１００が駆動している期間のすべてでかぶりトナー廃棄モードを設けることもできる。

次に、かぶりトナー廃棄時における感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係について説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係を示すグラフである。

図は、非画像形成時におけるかぶりトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の順序関係を簡易的に説明するためのものであり、かぶりトナー廃棄電圧の一例を画像形成時の設定電圧と比較して示している。

通常の印刷工程では、すなわち、画像形成時には、現像ローラ１２と規制ブレード１３との間の関係において、現像ローラ１２に対し規制ブレード１３側がトナー帯電と同極性となるように電界を形成することによって所定値に帯電しているトナー（正規帯電トナー）を通過させるために、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０を、現像電圧Ｖｄｖ−０に対し同極性であって絶対値が大きくなるように設定する。ここでは、前述のように、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０を−３００〔Ｖ〕、現像電圧Ｖｄｖ−０を−２００〔Ｖ〕として、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０と現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を−１００〔Ｖ〕（＝（−３００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））としている。

また、帯電電圧は、現像ローラ１２上のトナーを潜像パターンヘ反転現像させ、非潜像パターンへの移動を阻止するように設定する。ここでは、帯電電圧として−１０００〔Ｖ〕を印加して感光体ドラム１の表面電圧としての感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０を−５００〔Ｖ〕に帯電させ、ＬＥＤヘッド１５の発光によって静電潜像を形成した後の潜像電位Ｖｄｖ−ｅを−１００〔Ｖ〕にしている。

これにより、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０と現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を、−３００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））として、正規帯電トナーの移動を阻止し、潜像電圧Ｖｄｖ−ｅと現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を、＋１００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））として、潜像パターンを現像する。

一方、非画像形成時におけるかぶりトナー廃棄時には、画像形成時と比較して、規制ブレード電圧の絶対値を低下させる。該規制ブレード電圧の絶対値を低下させることによって現像電圧との電圧差が小さくなり、逆極性に帯電したトナーが規制ブレード１３に引き付けられる力が弱くなり、かぶりトナーが規制ブレード１３を通過する確率が増加する。望ましくは、規制ブレード電圧を、現像電圧と同極性であって絶対値が低くなるように設定する。

これにより、現像ローラ１２に対し、規制ブレード１３側に正規帯電トナーと逆極性の電界が形成されるため、正規帯電されたトナーは規制ブレード１３に引き付けられ、現像器２内に存在するかぶりトナーが規制ブレード１３を通過する確率は、更に増加する。ここでは、かぶりトナー廃棄時に、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−１を−１００〔Ｖ〕とし、現像電圧Ｖｄｖ−１を−３００〔Ｖ〕として、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−１と現像電圧Ｖｄｖ−１との電圧差を、＋２００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））としている。

次に、かぶりトナー廃棄時における現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布について説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。

図は、画像形成時に印刷電圧を設定した場合と、非画像形成時におけるかぶりトナー廃棄時にかぶりトナー廃棄電圧を設定した場合とにおいて、現像ローラ上トナー層の帯電量の分布を比較したものである。実線Ｄで示されるかぶりトナー廃棄時の帯電量の分布は、破線Ｃで示される印刷時の帯電量の分布と比較して低帯電側にシフトし、帯電量の低いトナーの頻度が増加していることが分かる。すなわち、現像器２内に残留しているかぶりトナーが、規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２上へ排出される確率が増加していることを示している。

次に、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１と現像電圧Ｖｄｖ−１との電圧差を、印刷時と比較して、大きくする。これにより、現像ローラ１２上へ排出されたかぶりトナーが、感光体ドラム１へ電気的に引き付けられて移動する確率が増加する。

本実施の形態においては、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１を−７００〔Ｖ〕と設定し、現像電圧Ｖｄｖ−１を−３００〔Ｖ〕と設定して、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１と現像電圧Ｖｄｖ−１との電圧差を、−４００〔Ｖ〕（＝（−７００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））としている。感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１を−７００〔Ｖ〕とするために、帯電ローラ１１へは−１２００〔Ｖ〕の帯電電圧Ｖｃｈ−１を印加している。

次に、かぶりトナー廃棄時における各部の動作タイミングについて説明する。

図７は本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。

まず、記録制御部３０からの印刷ジョブ開始信号に従って印刷のジョブが開始され、ＩＤモータ１７がｏｎに切り替わり（ｔ１）、感光体ドラム１、帯電ローラ１１、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８が回転駆動される。帯電ローラ１１へは、回転駆動開始に同期して、印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０が印加される。該印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０の印加によって、感光体ドラム１の表面は印刷時感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０に帯電される。同時に、ｔ１のタイミングで、現像ローラ１２へは印刷時現像電圧Ｖｄｖ−０が印加され、規制ブレード１３へは印刷時規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０が印加され、印刷期間（Ｌ０）となる。

続いて、ページ信号及び画像データに従って、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が行われる。ＬＥＤヘッド１５が発光すると、感光体ドラム１は潜像電圧Ｖｄｒ−ｅとなり、トナーが現像されて画像データに応じたトナー像が形成される。そして、送信されたページ分のＬＥＤヘッド１５の発光動作が完了すると、印刷期間（Ｌ０）が終了する（ｔ２）。

ｔ２において、印刷された記録媒体３が排出され、電圧が変更される。また、ｔ２において、ＩＤモータ１７はｏｎを継続した状態で、帯電電圧はかぶりトナー廃棄帯電電圧Ｖｃｈ−１に切り替わる。帯電電圧の切り替わりによって、感光体ドラム１の表面の帯電電位はかぶりトナー廃棄感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１に変化する。同時に、ｔ２のタイミングで、現像電圧はかぶりトナー廃棄現像電圧Ｖｄｖ−１に切り替わり、規制ブレード電圧はかぶりトナー廃棄規制ブレード電圧Ｖｄｌ−１に切り替わり、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）となる。

ここでは、現像電圧及び規制ブレード電圧が帯電電圧と同時に切り替わる例について説明したが、感光体ドラム１上においては、帯電ローラ１１の位置と現像ローラ１２の位置との間で回転移動分の遅延が発生するので、遅延分を考慮して現像電圧の切替タイミングをずらしてもよい。そして、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）はｔ３まで継続し、ｔ３において、ＩＤモータ１７、帯電電圧、現像電圧、感光体ドラム電圧及び規制ブレード電圧がｏｆｆとなり、印刷のジョブが完了し、次のジョブ信号が送信されるまでｏｆｆ状態を維持する。かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）の間、ＬＥＤヘッド１５の発光動作は全期間ｏｆｆ状態であり、感光体ドラム１へは潜像が形成されない。

かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）が長い程、かぶりトナー廃棄量は増加する。しかし、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）が長すぎると、感光体ドラム１の回転数の増加による短寿命化や印刷スループットの低下が発生するので、画像形成装置１００の用途等に応じて、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）の長さを適宜設定する必要がある。少なくとも、現像ローラ１２の周囲、好ましくは、現像ローラ１２の周囲に加え、トナー供給ローラ１８の周囲に存在するかぶりトナーを廃棄する必要がある。そのため、少なくとも現像ローラ１２の１周に必要な時間以上のかぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）を設ければよく、現像ローラ１２の１周に必要な時間とトナー供給ローラ１８の１周に必要な時間とを合わせた時間以上であるとより好ましい。

以上、本実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の電圧設定は、印刷時に対して規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧のすべてを切り替える例について説明した。

本実施の形態においては、印刷期間（Ｌ０）全体を画像形成の期間として説明したが、本実施の形態に限らず、少なくとも感光体ドラム１を帯電し、必要に応じて露光し、現像ローラ１２によってトナーを供給して現像し、記録媒体３や転写ベルトのような転写体にトナー像を転写する工程が、画像形成の期間に含まれる。なお、本実施の形態においては、一例として、印刷ジョブと印刷ジョブとの間の非画像形成のときに、電圧変更期間が設けられている。また、本実施の形態においては、１ページ目と２ページ目、２ページ目と３ページ目との間、すなわち、紙間も印刷工程として画像形成の期間としているが、紙間を非画像形成の期間として、電圧変更期間を設けることもできる。

なお、図７に示される例においては、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧が同時に切り替えられるようになっているが、感光体ドラム１の回転による位置移動を考慮して、変更のタイミングに時間差を設けることもできる。

次に、かぶりトナー廃棄時における各部の動作タイミングのより好ましい例について説明する。

図８は本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の動作タイミングの他の例を示すタイムチャート、図９は本発明の第１の実施の形態におけるかぶりトナー廃棄時の感光体ドラム、現像ローラ及び帯電ローラの動作タイミングを示す模式図である。

まず、記録制御部３０からの印刷ジョブ開始信号に従って印刷のジョブが開始され、ＩＤモータ１７がｏｎに切り替わり（ｔ１）、感光体ドラム１、帯電ローラ１１、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８が回転駆動される。帯電ローラ１１へは、回転駆動開始に同期して、印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０が印加される。該印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０の印加によって、感光体ドラム１の表面は印刷時感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０に帯電される。同時に、ｔ１のタイミングで、現像ローラ１２へは印刷時現像電圧Ｖｄｖ−０が印加され、規制ブレード１３へは印刷時規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０が印加され、印刷期間（Ｌ０）となる。

続いて、ページ信号及び画像データに従って、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が行われる。ＬＥＤヘッド１５が発光すると、感光体ドラム１は潜像電圧Ｖｄｒ−ｅとなり、トナーが現像されて画像データに応じたトナー像が形成される。そして、送信されたページ分のＬＥＤヘッド１５の発光動作が完了すると、印刷期間（Ｌ０）が終了する（ｔ２）。

ｔ２において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図９（ａ）に示される状態となっている。ｔ２のときに帯電ローラ１１と対向する感光体ドラム１上の位置をαとすると、帯電電圧がＶｃｈ−１とされるので、帯電ローラ１１と対向する感光体ドラム１上の位置α以降（矢印γで示される方向）で、感光体ドラム１の表面電位がＶｄｒ−１にされる。

そして、ｔ２' において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図９（ｂ）に示される状態となっている。すなわち、回転によって位置αが現像ローラ１２と対向する位置となる。このとき、現像ローラ１２の電圧がＶｄｖ−１とされるので、ｔ２' 以降では領域ＤＲ１が現像ローラ１２と対向すると、該現像ローラ１２からかぶりトナーが感光体ドラム１に付着する。

また、ｔ３において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図９（ｃ）に示される状態となっている。領域ＤＲ１の最下流部を位置βとすると、該位置βが帯電ローラ１１と対向する位置にて帯電電圧がｏｆｆとされる。なお、続けて印刷を行う場合（例えば、画像形成装置１００が別の印刷ジョブを受信したとき）は、帯電電圧がＶｃｈ−０とされる。

さらに、ｔ３' において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図９（ｄ）に示される状態となっている。すなわち、回転によって位置βが現像ローラ１２と対向する位置となる。このとき、現像ローラ１２の現像電圧がｏｆｆとされ、かぶりトナーの廃棄が完了する。なお、規制ブレード電圧の切り替わるタイミングは現像電圧の切り替わるタイミングと同じとされている。

しかし、図９（ｅ）に示されるように、現像ローラ１２上で感光体ドラム１との対向部と、規制ブレード１３との対向部との間隔ＤＶ１に応じて、規制ブレード電圧の切り替わるタイミングと現像電圧の切り替わるタイミングとをずらすものであってもよい。なお、ＩＤモータ１７がｏｆｆとされるのは、現像電圧と規制ブレード電圧とがｏｆｆにされるｔ３’の後であっても構わない。

次に、各部の電圧を、印刷電圧に対して切り替えてかぶりトナー廃棄を実行する実験について説明する。

図１０は本発明の第１の実施の形態における実験結果を示す表である。

この実験では、規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧を、印刷電圧に対して切り替えるとともに、その組合せを変化させながら、かぶりトナー廃棄を実行した。図は、かぶりトナー廃棄動作を実行する前の記録媒体３上のかぶり度合いと比較して、かぶりトナー廃棄動作後に印刷した記録媒体３上のかぶり度合いがどの程度改善したのかを、目視で判断した結果を示したものである。

切替後の規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧の設定値は、前記図５に示されるような設定値に順次切り替えた。印刷時の電圧設定は、帯電電圧が−１０００〔Ｖ〕、感光体ドラム電圧が−５００〔Ｖ〕、現像電圧が−２００〔Ｖ〕、規制ブレード電圧が−３００〔Ｖ〕である。

かぶりの測定では、０〔％〕密度での印刷の途中で画像形成装置１００を停止させ、現像後転写前の感光体ドラム１上にあるトナーを粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）に付着させた。それ（かぶり採取テープ）を真白な用紙上に貼り付けた。また、比較として、感光体ドラム１上に貼り付けない粘着テープ（比較用テープ）をかぶり採取テープを貼り付けた用紙上に貼り付けた。そして、かぶり採取テープと比較用テープとの色相差を分光測色計（コニカミノルタ製、ＣＭ−２６００ｄ、測定径＝φ８〔ｍｍ〕）によって測定した。色相差（Ｌ* ａ* ｂ表色系色度）はΔＥ＝（ΔＬ² ＋Δａ² ＋Δｂ² ）^1/2 で算出した。

なお、かぶり評価の基準は下記のように判断した。
０≦ΔＥ＜０．５ 度合い５
０．５≦ΔＥ＜１．０ 度合い４
１．０≦ΔＥ＜１．５ 度合い３
１．５≦ΔＥ＜２．０ 度合い２
ΔＥ≧２．０ 度合い１
（１）帯電電圧を−１２００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−７００〔Ｖ〕）に切り替えた場合、かぶり評価結果におけるかぶり度合いは悪く、ほとんど改善されなかった。感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差を大きくすることが目的であるため、ここでは現像電圧を−２００〔Ｖ〕から切り替えなかった。感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差を−５００〔Ｖ〕（＝（−７００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））とし、印刷時より大きくしたことによって、現像ローラ１２上に付着しているかぶりトナーは効率良く廃棄された。しかし、現像器２内に残留しているかぶりトナーは廃棄されないので、廃棄終了後の印刷時において、現像器２内に残留しているかぶりトナーの一部が規制ブレード１３を通過して感光体ドラム１へ移動し、これにより、かぶりが発生したと考えられる。

（２）規制ブレード電圧のみを−１００〔Ｖ〕に切り替えた場合、中程度のかぶり評価結果におけるかぶり度合いが得られた。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を＋１００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））として、現像ローラ１２に対する規制ブレード１３側の電界の極性を反転させたことによって、現像器２内のかぶりトナーが現像ローラ１２上へ排出される確率が増加して感光体ドラム１への廃棄量が増え、現像器２内のかぶりトナー量が低減したと考えられる。

（３）規制ブレード電圧を−１００〔Ｖ〕に切り替え、現像電圧を−３００〔Ｖ〕に切り替えた場合、規制ブレード電圧のみを切り替えた場合と比較して、かぶり評価結果におけるかぶり度合いが良化した。現像電圧も切り替えることによって、規制ブレード電圧と現像電圧とを反転させたうえに、電圧差が＋２００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と大きくなり、現像器２内のかぶりトナーが現像ローラ１２上へ排出される確率が、より増加したためと考えられる。

（４）規制ブレード電圧を−１００〔Ｖ〕に切り替え、帯電電圧を−１２００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−７００〔Ｖ〕）に切り替えた場合、規制ブレード電圧及び現像電圧を切り替えた場合とほぼ同等のかぶり評価結果におけるかぶり度合いとなった。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を＋１００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））と反転させた状態で、感光体ドラム電圧と現像電圧との電位差を−５００〔Ｖ〕（＝（−７００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））と大きくしたことによって、現像器２内から排出され、現像ローラ１２上に付着しているかぶりトナーが感光体ドラム１へ移動して、廃棄される確率が高くなったためと考えられる。

（５）規制ブレード電圧を−１００〔Ｖ〕に切り替え、現像電圧を−３００〔Ｖ〕に切り替え、帯電電圧を−１２００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−７００〔Ｖ〕）に切り替えた場合、かぶり評価結果におけるかぶり度合いが更に良化した。規制ブレード電圧と現像電圧との反転した電位差を＋２００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と大きくし、さらに、感光体ドラム電圧と現像電圧との電位差を−４００〔Ｖ〕（＝（−７００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と印刷時より大きくしたことによって、現像器２内のかぶりトナーを現像ローラ１２へ排出する確率と、現像ローラ１２から感光体ドラム１ヘかぶりトナーが移動する確率とがともに高くなったためと考えられる。

（６）電圧変更期間を設けない場合、かぶり度合いが１であった。ただし、かぶり評価結果としては、前記（１）の場合よりも悪かった。

なお、前記（１）の場合には、帯電電圧のみを変更しているが、規制ブレード電圧が現像電圧以下にされるものではないので、かぶりトナーが規制ブレード１３を通過することができない。

また、前記（２）の場合には、規制ブレード電圧が現像電圧以下にされ、かぶりトナーが規制ブレード１３を通過することができる。

さらに、前記（３）の場合には、規制ブレード電圧に加え、現像電圧が変更されるので、規制ブレード電圧が現像電圧以下にされ、かつ、前記（２）の場合よりも電位差が大きくなるため、より多くのかぶりトナーが規制ブレード１３を通過することができる。

さらに、前記（４）の場合には、規制ブレード電圧に加え、帯電電圧（感光体ドラム電圧）が変更されるので、規制ブレード電圧が現像電圧以下にされ、さらに、現像電圧と感光体ドラム電圧との電位差が大きくされるため、かぶりトナーが規制ブレード１３を通過しやすく、更に感光体ドラム１側に移動しやすくなる。

さらに、前記（５）の場合には、規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧の３つが変更されるので、規制ブレード電圧が現像電圧以下にされて電位差が大きく、現像電圧と感光体ドラム電圧との電位差も大きくされるため、かぶりトナーが規制ブレード１３を通過しやすく、更に感光体ドラム１側に移動しやすくなる。

本実施の形態において、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−１は−１００〔Ｖ〕であり、負帯電性のトナーに対して、規制ブレード１３に印加される電圧の極性はトナーと同じ極性である。そのため、逆極性に帯電したかぶりトナーとともに、負帯電であり、かつ、帯電量の低いかぶりトナーも、規制ブレード１３を通過する際に、現像ローラ１２に保持され、規制ブレード１３側に引き寄せられない。すなわち、かぶりトナーとして、逆極性に帯電したトナー、及び、帯電量の低いトナーが規制ブレード１３を通過する。

以上説明した実験結果は、電圧設定の組合せの一例を示すものに過ぎない。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差、又は、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差がかぶりトナーの移動の度合いに関係するため、各電圧の設定値を変えるとかぶり改善の効果の程度は変化する。上記の実験結果は、かぶりトナー廃棄によるかぶり改善の効果について、規制ブレード電圧を切り替えるのみで、ある程度の効果が得られ、さらに、現像電圧及び帯電電圧を切り替えることで、より大きな効果が得られることを示していると考えられる。

さらに、供給電圧を変えることが好ましい。その際、画像形成時には、現像電圧よりも絶対値が高い電圧（例えば、Ｖｓｐ−０＝−３００〔Ｖ〕）とし、電圧変更期間では現像電圧よりも絶対値が低い電圧（例えば、Ｖｓｐ−１＝−１００〔Ｖ〕）にする。この場合、トナー供給ローラ１８からも現像ローラ１２に対してかぶりトナーを移動させることができるので、トナー供給ローラ１８近傍のかぶりトナーの廃棄も可能となる。

そのため、一度のかぶりトナー廃棄で現像器２全体のかぶりトナーを廃棄することができるので、一度、かぶりトナーを廃棄すれば、次に廃棄するまでの間隔を伸ばすことができ、電圧変更期間を設ける間隔を長くすることができる。なお、この例において、供給電圧は規制ブレード電圧と同じ電圧となっている。この場合、規制ブレード電圧と供給電圧との電源を共通にすることができる。さらに、この例に限らず、例えば、Ｖｓｐ−０＝−３５０〔Ｖ〕、Ｖｓｐ−１＝−５０〔Ｖ〕というように、規制ブレード電圧と異なるものであってもよい。

本実施の形態の説明は、一例に過ぎないものであり、各電圧の設定値もこれに限ったものではない。トナーの帯電特性、各ローラの物性等のプロセス条件や、温度、湿度等の使用条件、又は、使用電源の電圧出力範囲等に合わせて、かぶりトナーが良好に廃棄されるような電圧値に適宜設定することができる。

また、かぶりトナー廃棄の実行タイミングが、印刷ジョブ中の印刷動作が終了した後である例について説明したが、印刷ジョブ中の印刷動作が開始される前であってもよい。あるいは、印刷ジョブの間に、独立してトナー廃棄の動作を起動させてもよい。印刷ジョブの都度、短時間トナー廃棄の動作を起動させてもよい。例えば、５００枚等所定の印刷枚数の間隔毎にトナー廃棄の動作を起動させてもよい。さらに、操作パネルに起動ボタンを設け、ユーザ操作によって手動でトナー廃棄の動作を起動させることもできる。

以上説明したように、本実施の形態においては、規制ブレード電圧を切り替えることを前提で、電圧差がかぶりトナーを廃棄することが可能なように、現像電圧及び帯電電圧を変化させるようになっている。そこで、電圧差を設ければよく、以下のように、序列をメインにしたものとすることもできる。

この場合、規制ブレード電圧はＶｂｌ−１に変更される。すなわち、Ｖｂｌ−０よりも絶対値が小さくされ、かつ、現像電圧Ｖｄｖ−１よりも絶対値が小さくされる。なお、例えば、現像電圧が変更されず、Ｖｄｖ−０のままであっても、Ｖｂｌ−１はＶｄｖ−０よりも絶対値が小さければよい。つまり、前記図５に示されるように、変更後の規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差が大きく、かつ、規制ブレード電圧の絶対値が現像電圧の絶対値よりも小さければよく、電圧差が大きいほどかぶりトナーが現像ローラ１２側に移動する。

また、感光体ドラム電圧と現像電圧との関係では、現像電圧の絶対値が低い形態であれば構わない。前記図５に示されるように、Ｖｄｖ−１とＶｄｒ−１との関係のみならず、感光体ドラム電圧が変更されない形態となるＶｄｒ−０とＶｄｖ−１との関係、現像電圧が変更されない形態となるＶｄｒ−１とＶｄｖ−０との関係、現像電圧と感光体ドラム電圧とが変更されない形態となるＶｄｒ−０とＶｄｖ−０との関係、のいずれの関係であっても構わない。

しかし、感光体ドラム電圧と現像電圧との関係では現像電圧の絶対値が低く、かつ、電圧差が大きいほどかぶりトナーが感光体ドラム１側に移動する。したがって、規制ブレード電圧、現像電圧及び感光体ドラム電圧の関係が、感光体ドラム電圧の絶対値＞現像電圧の絶対値≧規制ブレード電圧の絶対値であればよく、規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差が大きいほど好ましい。なお、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−１が０〔Ｖ〕であっても構わない。

また、規制ブレード電圧＝現像電圧であっても構わない。この場合、現像電圧と規制ブレード電圧との間の電位差は０となり、現像ローラ１２上のかぶりトナーは規制ブレード１３に引き付けられることがないので、現像ローラ１２に担持されたまま規制ブレード１３を通過していく。なお、ここでは、感光体ドラム電圧を希望の電圧にするようになっているが、そのために帯電電圧を変えることで感光体ドラム電圧を変えている。

このように、本実施の形態においては、印刷時とかぶりトナー廃棄時とで電圧設定値を切り替え、かぶりトナー廃棄時の印加電圧を現像器２内に残留している低帯電トナー及び逆極性帯電トナーが現像ローラ１２ヘ排出される効率が増加するように設定する。これにより、劣化したかぶりトナーを効率良く現像器２から廃棄することができ、かぶりのない良好な品質の出力画像を得ることができる。

ところで、本実施の形態においては、前述のように、非画像形成時に規制ブレード電圧を切り替え、画像形成時に対して低い電圧を印加することを基本としているが、これを変形することもできる。そこで、以下に変形例について説明する。該変形例においては、現像ローラ１２と規制ブレード１３とのバイアスの序列が、現像電圧＞規制ブレード電圧となるように現像電圧を変更する。その際、現像ローラ１２からのトナーが付着されるように、感光体ドラム電圧も変更する。

具体的には、非画像形成時におけるかぶりトナー廃棄時に、規制ブレード電圧は変更しない。その際、現像電圧が規制ブレード電圧よりも絶対値が大きくなるようにする。例えば、Ｖｂｌ−０が−３００〔Ｖ〕のとき、Ｖｂｌ−１が−３００〔Ｖ〕（＝Ｖｂｌ−０）であり、Ｖｄｖ−０が−２００〔Ｖ〕であるが、Ｖｄｖ−１を−５００〔Ｖ〕とする。すなわち、｜Ｖｂｌ−１｜≦｜Ｖｄｖ−１｜となるようにする。

ところで、Ｖｄｒ−０が−５００〔Ｖ〕であるので、｜Ｖｄｒ−１｜＞｜Ｖｄｖ−１｜であることが好ましい。そのため、例えば、Ｖｄｒ−１が−９００〔Ｖ〕となるように、帯電電圧を−１４００〔Ｖ〕にすればよい。

前述のように、｜Ｖｂｌ−１｜≦｜Ｖｄｖ−１｜であれば、かぶりトナーが規制ブレード１３に引き付けられない。さらに、｜Ｖｄｒ−１｜＞｜Ｖｄｖ−１｜であれば、規制ブレード１３を通過したかぶりトナーを感光体ドラム１側に廃棄することができる。よって、｜Ｖｄｒ−１｜＞｜Ｖｄｖ−１｜≧｜Ｖｂｌ−１｜であれば、現像器２内のかぶりトナーを廃棄することができる。そのため、本実施の形態及び本変形例は、一例にすぎず、｜Ｖｄｒ−１｜＞｜Ｖｄｖ−１｜≧｜Ｖｂｌ−１｜となるために、必要に応じて、規制ブレード電圧、現像電圧及び感光体ドラム電圧を、画像形成時と非画像形成時とに応じて変更すればよい。

なお、Ｖｂｌ−１＝Ｖｄｖ−１のとき、現像電圧と規制ブレード電圧との間の電位差は０である。そのため、現像ローラ１２上のかぶりトナーは規制ブレード１３に引き付けられることがないので、現像ローラ１２に担持されたまま規制ブレード１３を通過する。よって、｜Ｖｂｌ−１｜≦｜Ｖｄｖ−１｜であれば、かぶりトナーが規制ブレード１３に引き付けられることがない。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１１は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。

前記第１の実施の形態では、トナー劣化に伴うかぶりトナーの発生に対して、かぶりトナーを廃棄する形態について説明した。ところで、湿度が１０〔％〕のような低湿環境では、帯電が過剰となり汚れが発生することがある。そこで、本実施の形態では、汚れトナーの廃棄について説明する。

本実施の形態においては、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３に、電圧切替部４１が接続されている。該電圧切替部４１は、印刷電圧設定部４２及び汚れトナー廃棄電圧設定部４４を備え、記録制御部３０からの指示に従い、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３に通知する電圧設定値を、印刷電圧設定部４２に保持されている印刷電圧と、汚れトナー廃棄電圧設定部４４に保持されている汚れトナー廃棄電圧とを切り替える。帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３は、通知された電圧設定値に基づき電圧を出力する。

なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施の形態における画像形成装置１００の動作について説明する。なお、印刷工程における動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

また、現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布についても、前記第１の実施の形態において説明した図４と同様である。すなわち、低密度印刷を行った後は、初期状態と比較して、帯電量の分布幅が広がり、低帯電トナー及び高帯電トナーの頻度が増加している。

帯電量が著しく高いトナーは、印刷工程において、感光体ドラム１上の非露光領域の感光体ドラム電圧との電圧差が小さくなって現像される。そのため、帯電分布が高い方向に広がると、画像パターンに関わらず記録媒体３にトナーが付着する、いわゆる、汚れ印刷が発生しやすくなる。このように、正常に帯電したトナーに対して、帯電量が高いトナー、いわゆる、過剰帯電トナーによって画像の背景部、すなわち、非画像部にトナーが付着することを汚れとし、該汚れを引き起こす過剰帯電トナーを汚れトナーとする。

そこで、本実施の形態においては、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧を印刷電圧から汚れトナー廃棄電圧に切り替えることによって、印刷時以外の期間で帯電量の高いトナー及び帯電しやすいトナー、すなわち、汚れトナーを、選択的に廃棄するようになっている。換言すると、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧を画像形成時の電圧から、あらかじめ設定された非画像形成時の電圧に変更することによって、汚れトナーを効率良く現像器２から廃棄することができるようにする。

ここで、画像形成とは、前記第１の実施の形態と同様に、正常に帯電されるトナーによってトナー像が感光体ドラム１上に形成されることであり、印刷データに基づいて、記録媒体３に転写されるトナー像を形成する印刷動作や、色ずれ補正や濃度補正といった補正用パターンの形成を行うことを示す。このときの、帯電電圧、現像電圧、規制ブレード電圧及び供給電圧が画像形成時の電圧となる。

また、非画像形成とは、画像形成以外の工程である。なお、非画像形成のときに、汚れトナー廃棄モードが設けられており、非画像形成時の少なくとも一部の期間で汚れトナー廃棄モードが設けられている。該汚れトナー廃棄モードは、画像形成の電圧から電圧が変更される「電圧変更期間」である。すなわち、非画像形成時の一部で「電圧変更期間」が設けられている。なお、非画像形成のときであって、画像形成装置１００が駆動している期間のすべてで汚れトナー廃棄モードを設けることもできる。

次に、汚れトナー廃棄時における感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係について説明する。

図１２は本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の関係を示すグラフである。

図は、非画像形成時における汚れトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の順序関係を簡易的に説明するためのものであり、汚れトナー廃棄電圧の一例を画像形成時の設定電圧と比較して示している。

通常の印刷工程、すなわち、画像形成時には、前記第１の実施の形態と同様であり、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０を−３００〔Ｖ〕、現像電圧Ｖｄｖ−０を−２００〔Ｖ〕に設定して、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０と現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を−１００〔Ｖ〕（＝（−３００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））としている。また、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０は、−５００〔Ｖ〕に設定して、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０と現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を−３００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））とし、潜像電圧Ｖｄｖ−ｅと現像電圧Ｖｄｖ−０との電圧差を＋１００〔Ｖ〕（＝（−１００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））として、潜像パターンを現像する。

一方、非画像形成時における汚れトナー廃棄時には、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２と現像電圧Ｖｄｖ−２との電圧差を、印刷時と比較して増加させる。これにより、現像ローラ１２に対して、規制ブレード１３側に正規帯電トナーと同極性の大きな電界が形成されるので、逆極性に帯電されたトナーは、規制ブレード１３に引き付けられる。さらに、帯電しやすい状態のトナーは、規制ブレード電圧によって電荷が注入されるため、規制ブレード１３を通過することで、より帯電量が増加する。これらにより、現像器２内に存在する汚れトナーが規制ブレード１３を通過する確率が向上する。

本実施の形態においては、汚れトナー廃棄時に、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２を−５００〔Ｖ〕に設定し、現像電圧Ｖｄｖ−２を−３００〔Ｖ〕に設定して、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２と現像電圧Ｖｄｖ−２との電圧差を−２００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））としている。

次に、汚れトナー廃棄時における現像ローラ１２上の薄層化したトナーの帯電量の分布について説明する。

図１３は本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の現像ローラ上の薄層化されたトナーの帯電量の分布を示すグラフである。

図は、画像形成時に印刷電圧を設定した場合と、非画像形成時における汚れトナー廃棄時に汚れトナー廃棄電圧を設定した場合とにおいて、現像ローラ上トナー層の帯電量の分布を比較したものである。実線Ｆで示される汚れトナー廃棄時の帯電量の分布は、破線Ｅで示される印刷時の帯電量の分布と比較して高帯電側にシフトし、帯電量の高いトナーの頻度が増加していることが分かる。すなわち、現像器２内に残留している汚れトナーが、規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２上へ排出される確率が増加していることを示している。

次に、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２と現像電圧Ｖｄｖ−２との電圧差を、印刷時と比較して、小さくする。これにより、現像ローラ１２上へ排出された汚れトナーが、感光体ドラム１へ電気的に引き付けられて移動する確率が増加する。なお、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２と現像電圧Ｖｄｖ−２との電圧差を小さくし過ぎると、正規帯電トナーまでが現像され、無駄にトナーを消費することになるため、汚れトナーが選択的に現像される程度の電圧差に設定することが望ましい。

本実施の形態においては、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２を−４００〔Ｖ〕と設定し、現像電圧Ｖｄｖ−２を−３００〔Ｖ〕と設定して、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２と現像電圧Ｖｄｖ−２との電圧差を−１００〔Ｖ〕（＝（−４００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））としている。感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２を−４００〔Ｖ〕とするために、帯電ローラ１１へは−９００〔Ｖ〕の帯電電圧Ｖｃｈ−２を印加している。

次に、汚れトナー廃棄時における各部の動作タイミングについて説明する。

図１４は本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。

まず、記録制御部３０からの印刷ジョブ開始信号に従って印刷のジョブが開始され、ＩＤモータ１７がｏｎに切り替わり（ｔ４）、感光体ドラム１、帯電ローラ１１、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８が回転駆動される。帯電ローラ１１へは、回転駆動開始に同期して、印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０が印加される。該印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０の印加によって、感光体ドラム１の表面は印刷時感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０に帯電される。同時に、ｔ４のタイミングで、現像ローラ１２へは印刷時現像電圧Ｖｄｖ−０が印加され、規制ブレード１３へは印刷時規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０が印加され、印刷期間（Ｌ０）となる。

続いて、ページ信号及び画像データに従って、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が行われる。ＬＥＤヘッド１５が発光すると、感光体ドラム１は潜像電圧Ｖｄｒ−ｅとなり、トナーが現像されて画像データに応じたトナー像が形成される。そして、送信されたページ分のＬＥＤヘッド１５の発光動作が完了すると、印刷期間（Ｌ０）が終了する（ｔ５）。

ｔ５において、ＩＤモータ１７がｏｎを継続した状態で、帯電電圧は汚れトナー廃棄帯電電圧Ｖｃｈ−２に切り替わる。帯電電圧の切り替わりによって、感光体ドラム１の表面の帯電電位は汚れトナー廃棄感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２に変化する。同時に、ｔ５のタイミングで、現像電圧は汚れトナー廃棄現像電圧Ｖｄｖ−２に切り替わり、規制ブレード電圧は汚れトナー廃棄規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２に切り替わり、汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）となる。

ここでは、現像電圧及び規制ブレード電圧が帯電電圧と同時に切り替わる例について説明したが、感光体ドラム１上においては、帯電ローラ１１の位置と現像ローラ１２の位置との間で回転移動分の遅延が発生するので、遅延分を考慮して現像電圧の切替タイミングをずらしてもよい。そして、汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）はｔ６まで継続し、ｔ６において、ＩＤモータ１７、帯電電圧、現像電圧、感光体ドラム電圧及び規制ブレード電圧はｏｆｆとなり、印刷のジョブが完了し、次のジョブ信号が送信されるまでｏｆｆ状態を維持する。汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）の間では、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が全期間ｏｆｆ状態であり、感光体ドラム１へ潜像は形成されない。

汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）が長い程、汚れトナー廃棄量は増加するが、汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）が長すぎると感光体ドラム１の回転数の増加による短寿命化や印刷スループットの低下が発生するので、画像形成装置１００の用途等に応じて、汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）の長さを適宜設定する必要がある。少なくとも、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８の周囲に存在している汚れトナーを廃棄するために、現像ローラ１２の１周とトナー供給ローラ１８の１周とを合わせた時間以上とすることが望ましい。

以上、本実施の形態における汚れトナー廃棄時の電圧設定は、印刷時に対して規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧のすべてを切り替える例について説明した。

次に、汚れトナー廃棄時における各部の動作タイミングのより好ましい例について説明する。

図１５は本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の動作タイミングの他の例を示すタイムチャート、図１６は本発明の第２の実施の形態における汚れトナー廃棄時の感光体ドラム、現像ローラ及び帯電ローラの動作タイミングを示す模式図である。

まず、記録制御部３０からの印刷ジョブ開始信号に従って印刷のジョブが開始され、ＩＤモータ１７がｏｎに切り替わり（ｔ４）、感光体ドラム１、帯電ローラ１１、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８が回転駆動される。帯電ローラ１１へは、回転駆動開始に同期して、印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０が印加される。該印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０の印加によって、感光体ドラム１の表面は印刷時感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０に帯電される。同時に、ｔ４のタイミングで、現像ローラ１２へ印刷時現像電圧Ｖｄｖ−０が印加され、規制ブレード１３へ印刷時規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０が印加され、印刷期間（Ｌ０）となる。

続いて、ページ信号及び画像データに従って、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が行われる。ＬＥＤヘッド１５が発光すると、感光体ドラム１は潜像電圧Ｖｄｒ−ｅとなり、トナーが現像されて画像データに応じたトナー像が形成される。そして、送信されたページ分のＬＥＤヘッド１５の発光動作が完了すると、印刷期間（Ｌ０）が終了する（ｔ５）。

ｔ５において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図１６（ａ）に示される状態となっている。ｔ５のときに帯電ローラ１１と対向する感光体ドラム１上の位置をαとすると、帯電電圧がＶｃｈ−２とされるので、帯電ローラ１１と対向する感光体ドラム１上の位置α以降（矢印γで示される方向）で、感光体ドラム１の表面電位がＶｄｒ−２にされる。

そして、ｔ５' において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図１６（ｂ）に示される状態となっている。すなわち、回転によって位置αが現像ローラ１２と対向する位置となる。このとき、現像ローラ１２の電圧がＶｄｖ−２とされるので、ｔ５' 以降では領域ＤＲ１が現像ローラ１２と対向すると、該現像ローラ１２から汚れトナーが感光体ドラム１に付着する。

また、ｔ６において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図１６（ｃ）に示される状態となっている。領域ＤＲ１の最下流部を位置βとすると、該位置βが帯電ローラ１１と対向する位置にて帯電電圧がｏｆｆとされる。なお、続けて印刷を行う場合（例えば、画像形成装置１００が別の印刷ジョブを受信したとき）は、帯電電圧がＶｃｈ−０にされる。

さらに、ｔ６' において、感光体ドラム１、現像ローラ１２及び帯電ローラ１１は図１６（ｄ）に示される状態となっている。すなわち、回転によって位置βが現像ローラ１２と対向する位置となる。このとき、現像ローラ１２の現像電圧がｏｆｆとされ、汚れトナーの廃棄が完了する。なお、規制ブレード電圧の切り替わるタイミングは現像電圧の切り替わるタイミングと同じとされている。

しかし、図１６（ｅ）に示されるように、現像ローラ１２上で感光体ドラム１との対向部と、規制ブレード１３との対向部との間隔ＤＶ１に応じて、規制ブレード電圧の切り替わるタイミングと現像電圧の切り替わるタイミングとをずらすものであってもよい。なお、ＩＤモータ１７がｏｆｆとされるのは、現像電圧と規制ブレード電圧とがｏｆｆにされるｔ６’の後であっても構わない。

次に、各部の電圧を、印刷電圧に対して切り替えて汚れトナー廃棄を実行する実験について説明する。

図１７は本発明の第２の実施の形態における実験結果を示す表である。

この実験では、規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧を、印刷電圧に対して切り替えるとともに、その組合せを変化させながら、汚れトナー廃棄を実行した。図は、汚れトナー廃棄動作を実行する前の記録媒体３上の汚れ度合いと比較して、汚れトナー廃棄動作後に印刷した記録媒体３上の汚れ度合いがどの程度改善したのかを、目視で判断した結果を示したものである。

切替後の規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧の設定値は、前記図１２に示されるような設定値に順次切り替えて行った。印刷時の電圧設定は、帯電電圧が−１０００〔Ｖ〕、感光体ドラム電圧が−５００〔Ｖ〕、現像電圧が−２００〔Ｖ〕、規制ブレード電圧が−３００〔Ｖ〕である。

汚れの測定は、０〔％〕密度での印刷の途中で画像形成装置１００を停止させ、現像後転写前の感光体ドラム１上にあるトナーを粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）に付着させた。それ（汚れ採取テープ）を真白な用紙上に貼り付けた。また、比較として、感光体ドラム１上に貼り付けない粘着テープ（比較用テープ）を汚れ採取テープを貼り付けた用紙上に貼り付けた。そして、汚れ採取テープと比較用テープとの色相差を分光測色計（コニカミノルタ製、ＣＭ−２６００ｄ、測定径＝φ８〔ｍｍ〕）によって測定した。色相差（Ｌ* ａ* ｂ表色系色度）はΔＥ＝（ΔＬ² ＋Δａ² ＋Δｂ² ）^1/2 で算出した。

なお、汚れ評価の基準は下記のように判断した。
０≦ΔＥ＜０．５ 度合い５
０．５≦ΔＥ＜１．０ 度合い４
１．０≦ΔＥ＜１．５ 度合い３
１．５≦ΔＥ＜２．０ 度合い２
ΔＥ≧２．０ 度合い１
（１）帯電電圧を−９００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−４００〔Ｖ〕）、現像電圧を−３００〔Ｖ〕に切り替えた場合、汚れ評価結果における汚れ度合いは悪く、ほとんど改善されなかった。感光体ドラム電圧と現像電圧の電圧差を−１００〔Ｖ〕（＝（−４００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と印刷時より小さくしたことによって、現像ローラ１２上に付着しているの汚れトナーは廃棄された。しかし、現像器２内に残留している汚れトナーが現像ローラ１２上に排出されないため、汚れトナー廃棄量が非常に少なく、廃棄終了後の印刷時において、現像器２内に残像している汚れトナーの一部が、規制ブレード１３を通過して感光体ドラム１へ移動し、これにより、汚れが発生したと考えられる。

（２）規制ブレード電圧のみを−５００〔Ｖ〕に切り替えた場合、汚れは若干改善された。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を−３００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））として、現像ローラ１２に対する規制ブレード１３側の電界をトナー正規帯電と同極性で大きくしたことによって、現像器２内の汚れトナーが規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２上へ排出される確率が増加し、感光体ドラム１へ移動して廃棄される汚れトナー量が増えたと考えられる。

（３）規制ブレード電圧を−５００〔Ｖ〕に、現像電圧を−３００〔Ｖ〕に切り替えた場合、規制ブレード電圧のみ切り替えた場合と比較して、汚れ評価結果における汚れ度合いが良化した。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を、−２００〔Ｖ〕（−（−５００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と印刷時より大きくしたことによって、現像器２内の汚れトナーが規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２上へ排出される確率が増加し、さらに、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差が−４００〔Ｖ〕（＝（−７００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と印刷時より小さくなったことにより、現像ローラ１２上に付着した汚れトナーが感光体ドラム１へ移動して廃棄される量が増加したためと考えられる。

（４）規制ブレード電圧を−５００〔Ｖ〕に、帯電電圧を−９００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−４００〔Ｖ〕）に切り替えた場合、規制ブレード電圧と現像電圧を切り替えた場合とほぼ同等の汚れ評価結果における汚れ度合いとなった。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を−３００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））と大きくした状態で、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差を−２００〔Ｖ〕（＝（−４００〔Ｖ〕）−（−２００〔Ｖ〕））と小さくしたことによって、現像器２内から排出され、現像ローラ１２上に付着している汚れトナーが感光体ドラム１へ移動して、廃棄される確率が高くなったためと考えられる。

（５）規制ブレード電圧を−５００〔Ｖ〕、現像電圧を−３００〔Ｖ〕、及び、帯電電圧を−９００〔Ｖ〕（感光体ドラム電圧は−７００〔Ｖ〕）に切り替えた場合、汚れ評価結果における汚れ度合いが更に良化した。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差を−２００〔Ｖ〕（＝（−５００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と大きくし、さらに、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差を、−１００〔Ｖ〕（＝（−４００〔Ｖ〕）−（−３００〔Ｖ〕））と小さくしたことによって、現像器２内の汚れトナーを現像ローラ１２へ排出する確率と、現像ローラ１２から感光体ドラム１へ汚れトナーが移動する確率とがともに高くなったためと考えられる。

（６）電圧変更期間を設けない場合、汚れ度合いが１であった。ただし、汚れ評価結果としては、前記（１）の場合よりも悪かった。

なお、前記（１）の場合には、現像電圧及び帯電電圧を変更しているが、規制ブレード電圧と現像電圧との電位差が大きくされるものではないので、汚れトナーが規制ブレード１３を通過することができない。

また、前記（２）の場合には、規制ブレード電圧と現像電圧との電位差が大きくされるため、汚れトナーが規制ブレード１３を通過しやすくなる。

さらに、前記（３）の場合には、規制ブレード電圧に加え、現像電圧が変更されるので、画像形成時よりも現像電圧と規制ブレード電圧との電位差が大きく、かつ、現像電圧と感光体ドラム電圧との電位差が小さくされるので、汚れトナーが規制ブレード１３を通過しやすくなり、かつ、汚れトナーがより選択的に感光体ドラム１に付着する（現像電圧と感光体ドラム電圧との電圧差が大きいと、汚れトナーが感光体ドラム１側に移動しにくくなる）。

さらに、前記（４）の場合には、規制ブレード電圧に加え、帯電電圧（感光体ドラム電圧）が変更されるので、前記（２）の場合に比べ、現像電圧と感光体ドラム電圧との電位差が小さくなり、汚れトナーがより選択的に感光体ドラム１に付着する（現像電圧と感光体ドラム電圧との電圧差が大きいと、汚れトナーが感光体ドラム１側に移動しにくくなる）。

さらに、前記（５）の場合には、規制ブレード電圧、現像電圧及び帯電電圧の３つが変更されるので、汚れトナーが規制ブレード１３を通過しやすくなり、かつ、汚れトナーがより選択的に感光体ドラム１に付着する（現像電圧と感光体ドラム電圧との電圧差が大きいと、汚れトナーが感光体ドラム１側に移動しにくくなる）。

本実施の形態において、規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２は−５００〔Ｖ〕であり、感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２は−４００〔Ｖ〕であり、規制ブレード電圧の絶対値よりも感光体ドラム電圧の絶対値の方が小さくされる。そのため、規制ブレード１３に保持される帯電量が低いトナーや逆帯電のトナーに対して電荷が注入され、一方、規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２に保持されるトナーのうち、感光体ドラム１へ移動せずに現像ローラ１２に保持される正常に帯電したトナーに対しては、感光体ドラム１からの電荷注入が行われないため、過剰に帯電することがない。

また、規制ブレード１３と感光体ドラム１との間に、現像ローラ１２と感光体ドラム１との対向部よりも上流側で現像ローラ１２から離間する汚れトナーがあったとしても、規制ブレード１３側ではなく、感光体ドラム１側に引き付けられる。

さらに、規制ブレード１３を通過して現像ローラ１２に保持される汚れトナーは、規制ブレード１３を通過しても、規制ブレード電圧の絶対値よりも感光体ドラム電圧の絶対値の方が小さい感光体ドラム１に対しては移動する。そのため、汚れトナーを、規制ブレード１３を通過させ、感光体ドラム１へ移動させやすくなる。

以上説明した実験結果は、電圧設定の組合せの一例を示すものに過ぎない。規制ブレード電圧と現像電圧との電圧差、又は、感光体ドラム電圧と現像電圧との電圧差が汚れトナーの移動の度合いに関係するため、各電圧の設定値を変えると汚れ改善の効果の程度は変化するが、上記の実験結果は、汚れトナー廃棄による汚れ改善の効果について、規制ブレード電圧を切り替えるのみで、ある程度の効果が得られ、さらに、現像電圧、帯電電圧を切り替えることで、より大きな効果が得られることを示していると考えられる。

さらに、供給電圧を変えることが好ましい。その際、画像形成時には、現像電圧よりも絶対値が高い電圧（例えば、Ｖｓｐ−０＝−３００〔Ｖ〕）とし、電圧変更期間では現像電圧よりも絶対値が高く電圧差が大きい電圧（例えば、Ｖｓｐ−２＝−５００〔Ｖ〕）にする。この場合、トナー供給ローラ１８からも現像ローラ１２に対して汚れトナーを移動させることができるため、トナー供給ローラ１８近傍の汚れトナーの廃棄も可能となる。

そのため、一度の汚れトナー廃棄で現像器２全体の汚れトナーを廃棄することができるので、一度、汚れトナーを廃棄すれば、次に廃棄するまでの間隔を伸ばすことができ、電圧変更期間を設ける間隔を長くすることができる。なお、この例において、供給電圧は規制ブレード電圧と同じ電圧となっている。この場合、規制ブレード電圧と供給電圧との電源を共通にすることができる。さらに、この例に限らず、例えば、Ｖｓｐ−０＝−３５０〔Ｖ〕、Ｖｓｐ−２＝−５５０〔Ｖ〕というように、規制ブレード電圧と異なるものであってもよい。

本実施の形態の説明は、一例に過ぎないものであり、各電圧の設定値もこれに限ったものではない。トナーの帯電特性、各ローラの物性等のプロセス条件や、温度、湿度等の使用条件、又は、使用電源の電圧出力範囲等に合わせて、汚れトナーが良好に廃棄されるような電圧値に適宜設定することができる。

また、汚れトナー廃棄の実行タイミングが、印刷ジョブ中の印刷動作が終了した後である例について説明したが、印刷ジョブ中の印刷動作が開始される前であってもよい。あるいは、印刷ジョブの間に、独立してトナー廃棄の動作を起動させてもよい。印刷ジョブの都度、短時間トナー廃棄の動作を起動させてもよい。例えば、５００枚等所定の印刷枚数の間隔毎にトナー廃棄の動作を起動させてもよい。さらに、操作パネルに起動ボタンを設け、ユーザ操作によって手動でトナー廃棄の動作を起動させることもできる。

以上説明したように、本実施の形態においては、規制ブレード電圧を切り替えることを前提で、電圧差が汚れトナーを廃棄することが可能なように、現像電圧及び帯電電圧を変化させるようになっている。そこで、電圧差を設ければよく、以下のように、序列をメインにしたものとすることもできる。

汚れトナー廃棄時には、規制ブレード電圧の絶対値が現像電圧の絶対値よりも大きく、かつ、画像形成時の電位差よりも大きい。そのため、画像形成時に比べ、汚れトナーが現像ローラ１２ヘ移動する。

さらに、現像電圧と感光体ドラム電圧との関係では、該感光体ドラム電圧の絶対値の方が大きく、かつ、画像形成時の電位差よりも小さい。そのため、正規に帯電しているトナーを現像ローラ１２に保持したまま、過剰帯電している汚れトナーを選択的に移動させ、さらに、画像形成のときの電位差よりも小さいために、画像形成時よりも、感光体ドラム１側に過剰帯電トナーを移動させやすくすることができる。

したがって、規制ブレード電圧、現像電圧及び感光体ドラム電圧の関係が、感光体ドラム電圧の絶対値＞現像電圧の絶対値、及び、規制ブレード電圧の絶対値＞現像電圧であり、画像形成時に比べ、規制ブレード電圧と現像電圧との電位差が大きければよい。また、画像形成時に比べ、感光体ドラム電圧と現像電圧との電位差が小さければ更に好ましい。なお、ここでは、感光体ドラム電圧を希望の電圧にするようになっているが、そのために帯電電圧を変えることで感光体ドラム電圧を変えている。

このように、本実施の形態においては、印刷時と汚れトナー廃棄時とで電圧設定値を切り替え、汚れトナー廃棄時の印加電圧を現像器２内に残留している高帯電トナー及び帯電しやすいトナーが現像ローラ１２ヘ排出される効率が増加するように設定する。これにより、劣化した汚れトナーを効率良く現像器２から廃棄することができ、汚れのない良好な品質の出力画像を得ることができる。

ところで、本実施の形態においては、前述のように、非画像形成時に規制ブレード電圧を切り替え、画像形成時に対して高い電圧を印加することを基本としているが、これを変形することもできる。そこで、以下に変形例について説明する。該変形例においては、現像ローラ１２と規制ブレード１３とのバイアスの序列が、現像電圧＜規制ブレード電圧となるように現像電圧を変更する。その際、現像ローラ１２からのトナーが付着されるように、感光体ドラム電圧も変更する。

具体的には、非画像形成時における汚れトナー廃棄時に、規制ブレード電圧は変更しない。その際、規制ブレード電圧と現像電圧との電位差が大きくなるようにする。例えば、Ｖｂｌ−０が−３００〔Ｖ〕のとき、Ｖｂｌ−２が−３００〔Ｖ〕（＝Ｖｂｌ−０）であり、Ｖｄｖ−０が−２００〔Ｖ〕であるが、Ｖｄｖ−２を−１００〔Ｖ〕とする。すなわち、｜Ｖｂｌ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜となるようにする。

ところで、Ｖｄｒ−０が−５００〔Ｖ〕であるので、現像電圧と感光体ドラム電圧との電位差が画像形成時の電位差よりも小さい方が好ましい。そのため、例えば、Ｖｄｒ−２は−２００〔Ｖ〕となるように、帯電電圧を−７００〔Ｖ〕にすればよい。

前述のように、｜Ｖｂｌ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜であって、電位差が画像形成時よりも大きいのであれば、汚れトナーが規制ブレード１３に引き付けられない。さらに、｜Ｖｄｒ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜であって、電位差が画像形成時よりも小さいのであれば、規制ブレード１３を通過した汚れトナーを感光体ドラム１側に廃棄することができる。よって、｜Ｖｂｌ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜で、かつ、｜Ｖｄｒ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜であれば現像器２内の汚れトナーを廃棄することができる。そのため、本実施の形態及び本変形例は、一例であって、｜Ｖｂｌ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜で、かつ、｜Ｖｄｒ−２｜＞｜Ｖｄｖ−２｜となるために、必要に応じて、規制ブレード電圧、現像電圧及び感光体ドラム電圧を画像形成時と非画像形成時とに応じて変更すればよい。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１８は本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の制御システムの構成を示すブロック図である。

本実施の形態においては、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３に、電圧切替部５１が接続されている。該電圧切替部５１は、印刷電圧設定部５２と、かぶりトナー廃棄電圧設定部５３と、汚れトナー廃棄電圧設定部５４とを備え、記録制御部３０からの指示に従い、帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３に通知する電圧設定値を、印刷電圧設定部５２に保持されている印刷電圧と、かぶりトナー廃棄電圧設定部５３に保持されているかぶりトナー廃棄電圧と、汚れトナー廃棄電圧設定部５４に保持されている汚れトナー廃棄電圧とに切り替える。帯電電圧制御部２１、現像電圧制御部２２及び規制ブレード電圧制御部２３は通知された電圧設定値に基づき電圧を出力する。

なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施の形態における画像形成装置１００の動作について説明する。なお、印刷工程における動作については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

本実施の形態においては、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧を、印刷電圧からかぶりトナー廃棄電圧及び汚れトナー廃棄電圧に切り替えることによって、印刷時以外の期間でかぶりトナー及び汚れトナーの双方を選択的に廃棄するようになっている。

なお、かぶりトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の順序関係は前記第１の実施の形態と同様であり、汚れトナー廃棄時の感光体ドラム電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧の順序関係は前記第２の実施の形態と同様であるので、設定電圧の説明は省略する。

次に、かぶりトナー及び汚れトナー廃棄時における各部の動作タイミングについて説明する。

図１９は本発明の第３の実施の形態におけるかぶりトナー及び汚れトナー廃棄時の動作タイミングを示すタイムチャートである。

まず、記録制御部３０からの印刷ジョブ開始信号に従って印刷のジョブが開始され、ＩＤモータ１７がｏｎに切り替わり（ｔ７）、感光体ドラム１、帯電ローラ１１、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８が回転駆動される。帯電ローラ１１へは、回転駆動開始に同期して、印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０が印加される。該印刷時帯電電圧Ｖｃｈ−０の印加によって、感光体ドラム１の表面は印刷時感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−０に帯電される。同時に、ｔ７のタイミングで、現像ローラ１２へは印刷時現像電圧Ｖｄｖ−０が印加され、規制ブレード１３へは印刷時規制ブレード電圧Ｖｂｌ−０が印加され、印刷期間（Ｌ０）となる。

続いて、ページ信号及び画像データに従って、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が行われる。ＬＥＤヘッド１５が発光すると、感光体ドラム１は潜像電圧Ｖｄｒ−ｅとなり、トナーが現像されて画像データに応じたトナー像が形成される。そして、送信されたページ分のＬＥＤヘッド１５の発光動作が完了すると、印刷期間（Ｌ０）が終了する（ｔ８）。

ｔ８において、ＩＤモータ１７がｏｎを継続した状態で、帯電電圧は、かぶりトナー廃棄帯電電圧Ｖｃｈ−１に切り替わる。帯電電圧の切り替わりによって、感光体ドラム１の表面の帯電電位はかぶりトナー廃棄感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−１に変化する。同時に、ｔ８のタイミングで、現像電圧はかぶりトナー廃棄現像電圧Ｖｄｖ−１に切り替わり、規制ブレード電圧はかぶりトナー廃棄規制ブレード電圧Ｖｂｌ−１に切り替わり、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）となる。なお、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）はｔ９まで継続する。かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）の間は、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が全期間ｏｆｆ状熊であり、感光体ドラム１へ潜像は形成されない。

さらに、ｔ９のタイミングで、ＩＤモータ１７がｏｎを継続した状態で、帯電電圧は汚れトナー廃棄帯電電圧Ｖｃｈ−２に切り替わる。帯電電圧の切り替わりによって、感光体ドラム１の表面の帯電電位は汚れトナー廃棄感光体ドラム電圧Ｖｄｒ−２に変化する。同時に、ｔ９のタイミングで、現像電圧は汚れトナー廃棄現像電圧Ｖｄｖ−２に切り替わり、規制ブレード電圧は汚れトナー廃棄規制ブレード電圧Ｖｂｌ−２に切り替わり、汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）となる。汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）はｔ１０まで継続し、ｔ１０において、ＩＤモータ１７、帯電電圧、現像電圧及び規制ブレード電圧はｏｆｆとなり、印刷のジョブが完了し、次のジョブ信号が送信されるまでｏｆｆ状態を維持する。汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）の間は、ＬＥＤヘッド１５の発光動作が全期間ｏｆｆ状態であり、感光体ドラム１へ潜像は形成されない。

ここでは、ｔ８及びｔ９において現像電圧及び規制ブレード電圧が帯電電圧と同時に切り替わる例について説明したが、感光体ドラム１上においては、帯電ローラ１１の位置と現像ローラ１２の位置との間で回転移動分の遅延が発生するので、遅延分を考慮して現像電圧の切替タイミングをずらしてもよい。

かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）及び汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）が長い程、かぶりトナー及び汚れトナー廃棄量は増加するが、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）及び汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）が長すぎると感光体ドラム１の回転数の増加による短寿命化や印刷スループットの低下が発生する。そのため、画像形成装置１００の用途等に応じて、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）及び汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）の長さを適宜設定する必要がある。少なくとも、現像ローラ１２及びトナー供給ローラ１８の周囲に存在しているかぶりトナー及び汚れトナーを廃棄するために、かぶりトナー廃棄期間（Ｌ１）及び汚れトナー廃棄期間（Ｌ２）の各々の期間で、現像ローラ１２の１周とトナー供給ローラ１８の１周とを合わせた時間以上とすることが望ましい。

本実施の形態の説明は、一例に過ぎないものであり、各電圧設定値もこれに限ったものではない。トナーの帯電特性、各ローラの物性等のプロセス条件や、温度、湿度等の使用条件、又は、使用電源の電圧出力範囲等に合わせて、かぶりトナー及び汚れトナーが良好に廃棄されるような電圧値に適宜設定することができる。

また、かぶりトナー及び汚れトナー廃棄の実行タイミングが、印刷ジョブ中の印刷動作が終了した後である例について説明したが、印刷ジョブ中の印刷動作が開始される前であってもよい。あるいは、印刷ジョブの間に、独立してトナー廃棄の動作を起動させてもよい。印刷ジョブの都度、短時間トナー廃棄の動作を起動させてもよい。例えば、５００枚等所定の印刷枚数の間隔毎にトナー廃棄の動作を起動させてもよい。さらに、操作パネルに起動ボタンを設け、ユーザ操作によって手動でトナー廃棄の動作を起動させることもできる。また、かぶりトナー廃棄及び汚れトナー廃棄を連続して実行する例について説明したが、例えば、印刷ジョブ中の印刷動作が開始される前にかぶりトナー廃棄を実行し、印刷動作が終了した後に汚れ廃棄を実行する等、かぶりトナー廃棄と汚れトナー廃棄とを切り離して別々のタイミングで実行してもよい。

このように、本実施の形態においては、印刷時と、かぶりトナー廃棄時と、汚れトナー廃棄時とで電圧設定値を切り替え、かぶりトナー廃棄時の印加電圧を現像器２内に残留している低帯電トナー及び逆極性帯電トナーが現像ローラ１２ヘ排出される効率が増加するように設定し、かつ、汚れトナー廃棄時の印加電圧を現像器２内に残留している高帯電トナー及び帯電しやすいトナーが現像ローラ１２ヘ排出される効率が増加するように設定する。これにより、劣化したかぶりトナー及び汚れトナーの双方を効率良く現像器２から選択して廃棄することができ、かぶりや汚れのない良好な品質の出力画像を得ることができる。

なお、前記第１〜第３の実施の形態においては、本発明をプリンタに適用する例について説明したが、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）、ファクシミリ機、複写装置等にも適用することができる。

また、現像装置１台を用いるモノクロプリンタのみならず、現像装置を４台使用して１サイクルで転写を行うタンデム型カラープリンタにも適用することができる。中間転写ベルトを用いて転写を順次４回繰り返してカラー画像を形成する、４サイクルカラープリンタにも利用することができる。

さらに、一成分接触現像方式のプリンタに適用する例について説明したが、一成分非接触現像方式及び二成分現像方式にも適用することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明は、画像形成装置に利用することができる。

１ 感光体ドラム
１１ 帯電ローラ
１２ 現像ローラ
１３ 規制ブレード
１８ トナー供給ローラ
３１、４１、５１ 電圧切替部
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. （ａ）潜像を担持する潜像担持体と、
   （ｂ）帯電電圧が印加され、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
   （ｃ）現像電圧が印加され、前記潜像担持体に負極性に帯電される現像剤を付着して現像剤像を形成する現像剤担持体と、
   （ｄ）規制部材印加電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤薄層を形成する現像剤規制部材とを有し、
   （ｅ）非画像形成時に、前記潜像担持体の表面電圧の絶対値を画像形成時における前記潜像担持体の表面電圧の絶対値よりも小さくし、前記現像電圧の絶対値を画像形成時における前記現像電圧の絶対値よりも大きくし、前記規制部材印加電圧の絶対値を前記現像電圧の絶対値より大きくし、かつ、前記規制部材印加電圧と前記現像電圧との差を画像形成時より大きくするように変更するとともに、前記潜像担持体及び現像剤担持体は回転させられ、前記変更した潜像担持体の表面電圧、現像電圧及び規制部材印加電圧は、少なくとも現像剤担持体の１周の時間以上維持されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記非画像形成時に、前記規制部材印加電圧の絶対値を前記潜像担持体の表面電圧の絶対値より大きくする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記非画像形成時における所定の電圧変更期間に、前記規制部材印加電圧の絶対値を前記現像電圧の絶対値より大きくするとともに、前記規制部材印加電圧と前記現像電圧との差を画像形成時より大きくする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記電圧変更期間に、前記帯電電圧又は現像電圧の少なくとも一方を切り替える電圧切替部を有する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記電圧変更期間に、前記潜像担持体の表面電圧の絶対値を前記現像電圧の絶対値より大きくするとともに、前記潜像担持体の表面電圧と前記現像電圧との差を画像形成時より小さくする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記電圧変更期間に、前記規制部材印加電圧の絶対値を前記潜像担持体の表面電圧の絶対値より大きくする請求項３〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材を更に有し、
   前記画像形成時及び非画像形成時の前記供給電圧及び現像電圧はともに同極性であり、
   前記非画像形成時に、前記供給電圧の絶対値を前記現像電圧の絶対値より大きくするとともに、前記供給電圧と前記現像電圧との差を画像形成時における前記供給電圧と前記現像電圧との差より大きくする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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