JP5125323B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置では、静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。

ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置のように、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。

このような画像形成装置における現像装置は、現像剤を担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像剤担持体を備えているのが一般的であり、さらに、現像領域へ搬送される途中で現像剤担持体上の現像剤の厚さ等を規制する現像剤規制部材等を備えている。

このような現像装置では、現像領域へ供給されたトナーのうち現像に消費されなかったトナーは現像装置内へ戻ってきて、現像装置構造に応じた動きを示し、再び現像領域へ向け搬送されていくことになるが、現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーは、ストレスを繰り返し受け、トナーに添加されている流動化剤等（シリカ等）の外添剤がトナーから剥落したり、トナーに埋め込まれるなどして、現像性の低い劣化トナー、すなわち、正規帯電に対し逆極性に帯電したトナーや正規帯電ではあるが帯電量の低い弱帯電トナーといった劣化トナーになっていく。

特に低カバレッジの画像、換言すれば低印字率の画像（画像形成可能領域に占めるトナーが付着した領域の割合が低い画像）を何枚も形成し続けると、画像形成枚数の割りにはトナー消費量は少なく済むので、現像装置内で同じトナーが現像装置駆動に伴い繰り返しストレスを受け、それによりトナー劣化が顕著になる。現像装置内トナーが劣化してくると、その後に形成されるトナー像の品質が低下してくる。

そこで、例えば特開２００１−７５４３８号公報には、現像剤の消費量と印字枚数により印字枚数平均現像剤消費量を求め、この値が所定値以下の場合には、現像剤担持体（現像スリーブ）に担持されたトナーを感光体上へ強制消費させることが記載されている。

特開２０００−２０６７７０号公報にも、トナー強制消費について記載があり、画像形成時は現像剤担持体（現像ローラ）に直流バアイアスを印加するが、トナー強制消費時には、現像剤担持体に直流バイアス成分を含む交流バイアスを印加し、ラインパターン又は千鳥パターンでトナー強制消費を行うことが記載されている。

上記特許文献には、現像装置として、現像剤担持体が静電潜像担持体に対し現像ギャップをおいて臨み、現像剤担持体上の現像剤（トナー）は該現像ギャップを飛翔して静電潜像担持体上の静電潜像へ付着する現像装置が記載さている。

特開２００１−７５４３８号公報 特開２０００−２０６７７０号公報

劣化トナー放出のためにトナーの強制消費を行う場合、静電潜像担持体上にベタ現像を行うと、逆帯電したり、正規帯電でも弱帯電しているだけであるような劣化トナーの放出量は、トナー強制消費量の割りには少なくなる場合があり、例えば、未だ現像装置内トナーが新しく、劣化トナーが現像装置内に多くは存在しない場合には、消費したくない正常なトナーを多く放出してしまうことになり、劣化トナー放出効率（消費したトナー量に占める劣化トナー量の割合）が悪い。

この点、特開２０００−２０６７７０号公報に記載されているように、ラインパターン又は千鳥パターンのトナー強制消費用静電潜像を形成し、これを現像することでトナー強制消費を行うときは、かかるラインパターンや、千鳥パターンのトナー強制消費用静電潜像のエッジ部分近傍に劣化トナーが付着し易く、ベタパターンによるトナー強制消費の場合よりも劣化トナーを効率よく静電潜像担持体上へ放出することができる。

しかし、ラインパターンや、千鳥パターンの静電潜像は、現像装置の現像剤担持体との間の電界がベタ潜像にくらべて弱いので、現像剤担持体から静電潜像へトナーを飛翔させてトナー強制消費を行う場合は、該トナー飛翔を円滑化するうえで、また、それにより劣化トナーも円滑に放出するうえで、さらになる工夫が求められる。

そこで本発明は、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像装置は現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像ローラ及び該現像ローラにより現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材を含んでおり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスの該現像ローラへの印加及び規制バイアスの該規制部材への印加のもとに、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像ギャップを介するトナー飛翔にて現像するものであり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置の劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置により該静電潜像担持体にトナー強制消費用静電潜像を形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であって、少なくとも一つの現像装置について、該現像装置の劣化トナーを対応する静電潜像担持体上へ円滑に移行させ、効率よく放出することができ、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため次の画像形成装置を提供する。すなわち、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像装置は現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像ローラ及び該現像ローラにより現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材を含んでおり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスの該現像ローラへの印加及び規制バイアスの該規制部材への印加のもとに、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像ギャップを介するトナー飛翔にて現像するものであり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置の劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置により該静電潜像担持体にトナー強制消費用静電潜像を形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であり、該トナー強制消費モードにおいては、露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、該トナー強制消費用静電潜像としてベタ画像用静電潜像以外のパターンの静電潜像を形成させ、且つ、トナー強制消費対象現像装置による静電潜像現像条件を、現像領域へ到来する現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するように、通常の画像形成時の現像条件とは異ならせる画像形成装置である。

本発明に係る画像形成装置によると、トナー強制消費モードにおいて露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、該静電潜像として、ベタパターンよりも劣化トナーを効率よく放出できるパターンとしてベタパターン以外のパターン（例えば網点パターン、ラインパターン等）のトナー強制消費用静電潜像を形成させる。

そしてまた、トナー強制消費対象現像装置による静電潜像現像条件を、現像領域へ到来する現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するように、通常の画像形成時の現像条件とは異ならせる。これにより、現像ローラから静電潜像担持体上のトナー強制消費用静電潜像へトナーが円滑に飛翔付着する。

かくして、全体として、現像装置の劣化トナーを対応する静電潜像担持体上へ円滑に移行させ、効率よく放出することができ、それだけ良好な画像を形成できる。

前記現像領域へ到来する現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するための、通常の画像形成時とは異なる静電潜像現像条件は、
（１）前記現像ローラの回転方向において前記現像ギャップより上流側、且つ、前記規制部材より下流側に予め配置されたプレ飛翔手段と前記現像ローラとの間でトナーを予め往復飛翔させること（さらに言えば、前記現像ギャップより上流側、且つ、前記規制部材より下流側に予め配置されたトナープレ飛翔用電極にプレ飛翔バイアス印加電源からプレ飛翔バイアスを印加させて該電極と前記現像ローラとの間でトナーを予め往復飛翔させること）、
（２）前記規制部材に印加する規制バイアスを直流電圧に交流電圧を重畳した規制バイアスとするとともに該規制バイアスの直流電圧は前記現像バイアスにおける直流電圧に一致させた状態で該規制バイアスを該現像バイアスに対して調整すること、
（３）前記現像バイアスを構成する交流電圧のピークツーピーク電圧の大きさを調整すること、及び
（４）前記現像バイアスを構成する交流電圧の周波数を調整すること
のうち少なくとも前記（１）記載のとおり現像ローラとトナープレ飛翔電極間にトナーを予め往復飛翔させることで得ることができる。

ここで、上記（１）の「規制バイアスの調整」や（２）の「プレ飛翔手段の採用」は現像領域へ到来する現像ローラ上トナーの該現像ローラとの付着力を弱め、それにより現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するための「規制バイアスの調整」や「プレ飛翔手段の採用」である。
また、上記（３）の「交流電圧のピークツーピーク電圧の大きさの調整」（換言すればトナー飛翔のための電界の大きさの調整）や（４）の「交流電圧の周波数の調整」（換言すればトナーが飛翔し易くなるための周波数の調整）は、トナー飛翔を活発化し、それにより現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するための「交流電圧のピークツーピーク電圧の大きさの調整」や「交流電圧の周波数の調整」である。

以上説明したように本発明によると、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像装置は現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像ローラ及び該現像ローラにより現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材を含んでおり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスの該現像ローラへの印加及び規制バイアスの該規制部材への印加のもとに、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像ギャップを介するトナー飛翔にて現像するものであり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置の劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置により該静電潜像担持体にトナー強制消費用静電潜像を形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であって、少なくとも一つの現像装置について、該現像装置の劣化トナーを対応する静電潜像担持体上へ円滑に効率よく放出することができ、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の１例を示している。 図１に示す画像形成装置は、タンデム型のフルカラープリンタである。このプリンタＰは、駆動ローラ８１とこれに対向するローラ８２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト８を有している。転写ベルト８は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ８１により図中反時計方向（図中矢印方向）αに回される。

対向ローラ８２には転写ベルト８上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置８３が臨んでおり、駆動ローラ８１には２次転写ローラ９が臨んでいる。クリーニング装置８３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ９の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ８１に支持された中間転写ベルト８の部分に押圧され、中間転写ベルト８との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト８の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して回転することができる。２次転写ローラ９には、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト８及び２次転写ローラ９の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット１０が配置されている。

定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット１０に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト８を巻き掛けたローラ８１、８２の間には、転写ベルト８に沿って、ローラ８２から８１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像装置４、１次転写ローラ５、クリーニング装置６及び除電器７がこの順序で配置されている。

１次転写ローラ５は転写ベルト８を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト８へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
各画像形成部における帯電器２は、それには限定されないが、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。

各画像形成部における現像装置４は、図２にも示すものであり、それには限定されないが本例では、非磁性トナー（ここでは負帯電性の非磁性トナー）を主体とする現像剤（所謂一成分現像剤）用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加される現像ローラ４１で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。

図５は図１のプリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。このプリンタにおける各部はプリンタ全体の動作を制御する制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに所定のタイミングで動作する。

このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト８に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ５にて転写ベルト８上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト８に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト８上に形成された多重トナー像は転写ベルト８の回動により２次転写ローラ９へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット１０から媒体供給ローラ１０１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト８と２次転写ローラ９とのニップ部に供給され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ９にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＤＴに排出される。

トナー像のベルト８への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト８上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置８３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。感光体１に残留する電荷は除電器７により消去される。

以上説明したようにして画像形成されるのであるが、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像装置４は図２、図３に示すように構成されており、制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナー補給装置４０からトナー補給を受けることができる。

図２は現像装置４の断面構造の概略を示しており、図３は現像装置４を背後からみたときの（感光体１とは反対側からみたときの）内部構造の概略を示している（但し、現像ローラ４１及び供給ローラ４２はその位置を鎖線で示している。）。

各現像装置４は、上室４Ｕと下室４Ｌとを備えており、これら上下の室の間には隔壁４Ｗが形成されている。
下室４Ｌには感光体１に臨む現像ローラ４１及び現像ローラ４１へトナーを供給するトナー供給ローラ４２が設けられている。感光体１と現像ローラ４１は僅かな現像ギャップＤｇをおいて対向している。トナー供給ローラ４２は少なくとも表層部が発泡弾性材料からなるローラである。現像ローラ４１とトナー供給ローラ４２は図示省略の現像ローラ駆動モータにより共に図２中反時計方向に回される。現像ローラ４１は、電源ＰＷ１から現像バイアス（ここでは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス）が印加される状態で感光体上潜像の現像に供される。

現像ローラ４１に対しては、供給ローラ４２のほか、トナー規制ブレード４３及び除電部材４５が接触している。トナー規制ブレード４３は供給ローラ４２にて現像ローラ４１上へ供給され、現像領域へ向け搬送されるトナーの層厚を所定のものに規制するとともに該トナーを摩擦帯電させるもので、前記電源ＰＷ１による現像バイアスと同じタイミングで電源ＰＷ２から規制バイアス（ここでは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス）が印加される。

トナー供給ローラ４２にもトナー供給のための供給バイアスが電源ＰＷ３から印加される。これら電源ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに所定のタイミングで所定バイアスを印加する。供給ローラ４２は現像装置内へ戻ってくるトナを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。
。

除電部材４５は図示省略の電源から除電バイアスが印加され、現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーから除電する。
電源ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３等のバイアス電源は制御部Ｃｏｎｔに制御される。電源ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３等の各バイアス電源は、支障がなければ、一部又は全部が他の電源と共通であってもよい。

現像装置上室４Ｕには上側トナー搬送スクリュー４６が、下室４Ｌの上部には下側トナー搬送スクリュー４７が設けられている。図３に示すように、上下室間の隔壁４Ｗには、その一端部の近傍部位にトナー流通開口Ｐ１が、他端部にトナー流通開口Ｐ２が形成されている。

スクリュー４６、４７は図示省略の駆動モータ（前記の現像ローラ駆動モータでもよい）に回転駆動され、それにより、現像装置４内にトナーが循環するようになっている。さらに言えば、下室４Ｌ内のトナーは現像に供されものがある一方、下側トナー搬送スクリュー４７により一方の隔壁開口Ｐ１の下方領域から隔壁開口Ｐ２の方へ搬送されて該開口から上室４Ｕへ供給され、上側トナー搬送スクリュー４６にて開口Ｐ２から開口Ｐ１の方へ搬送され、開口Ｐ１から下室４Ｌへ移動するように循環するものもある。

上側トナー搬送スクリュー４６は前記隔壁開口Ｐ１よりさらに外側へ（図中左側へ）延びており、その部分はトナーを、前記開口Ｐ２とは反対側から開口Ｐ１へ向け搬送するスクリュー羽根を備えている。この部分に対しトナー補給装置４０（図１では図示省略）からトナーを補給できるようになっている。

トナー補給装置４０は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナーを補給する。制御部Ｃｏｎｔは、現像装置内トナー量検出装置４８により検出されるトナー量から導かれる不足トナー量を補給装置４０に補給させる。

トナー量検出装置４８は、本例では、発光素子及び受光素子を含むもので、発光素子は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに点灯され、受光素子は発光素子から図示省略の導光部材を介して到来する光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光素子の出力電圧がトナー量検出装置４８の検出出力であり、これは現像器内トナー量情報として制御部Ｃｏｎｔへ入力される。

トナー補給装置４０から補給されるトナーは、上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ１の方へ送られ、同じく上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ２から隔壁開口Ｐ１の方へ循環搬送されてくるトナーと混じり合いながら開口Ｐ１から下室４Ｌへ落とされ、現像装置内既存のトナーと循環攪拌されつつ現像に供されていく。

プリンタＰでは、制御部Ｃｏｎｔの制御のもとに、非画像形成時に所定のタイミングで現像装置４内の劣化トナーを該現像装置に対応する感光体１に放出するためのトナー強制消費モードが実行される。

ここで、「非画像形成時」とは、記録媒体Ｓへ転写出力するための画像を画像形成部Ｙ〜Ｋのうち少なくとも一つを用いて形成する「画像形成時」以外の時であり、トナー強制消費モード設定のタイミングとしては、プリント（画像形成）ジョブ終了時等を例示できる。
プリンタＰでは、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像装置４についてトナー強制消費モードが実施される。

制御部Ｃｏｎｔは、トナー強制消費モードにおいては、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおいて、現像装置４内の劣化トナーの放出のためのトナー強制消費用静電潜像を露光装置３に指示して感光体１に形成させる。このとき、ベタパターン（図５参照）以外のパターン、例えば図６の網点パターン、或いは図７のラインパターンの静電潜像を感光体１上に形成させる。

従って、該トナー強制消費用静電潜像を現像装置４で現像したとき、該静電潜像のエッジ部分の近傍に劣化トナーが集まり、付着しやすく、それだけ効率よく劣化トナーを感光体１へ放出することができる。

またこのとき、制御部Ｃｏｎｔは、現像装置４による静電潜像現像条件を、現像領域へ到来する現像ローラ４１上のトナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するように、通常の画像形成時の現像条件とは異ならせる。

具体的には、トナー規制部材４３に印加する規制バイアス（規制ブレード印加バイアス）を調整する。
例えば、通常の画像形成時には、現像バイアス（現像ローラ印加バイアス）が図８（Ａ）に例示するように、−３２０ＶのＤＣ電圧に１４００Ｖのピークツーピーク電圧Ｖｐｐの交流電圧を重畳したバイアスであり、規制バイアスも直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであり、現像バイアスと同じタイミングでトナー規制部材４３に印加され、ただし、現像電界がかかる位相（ここでの負帯電性トナーによる反転現像ではマイナス側位相）では現像バイアスより絶対値で大きい規制バイアス（図示例では電位差２００Ｖ）が印加されるとする。

これに対し、トナー強制消費モードでは、制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに、図８（Ｂ）に例示するように、現像電界がかかる位相での現像バイアスと規制バイアスの電位差を画像形成時のそれ（２００Ｖ）より小さい値（図示例では１００Ｖ）に調整するか、図８（Ｃ）に示すように、規制バイアスを現像バイアスと同電位にすることで、通常の画像形成時よりも現像ローラ４１上のトナーの該現像ローラとの付着力を弱め、それにより現像ローラ上トナーのトナー強制消費用静電潜像へのトナー飛翔を促進するのである。

これにより、現像ローラ４１から感光体１上のトナー強制消費用静電潜像へトナーが円滑に飛翔付着し、全体として、現像装置４の劣化トナーを対応する感光体１上へ円滑に移行させ、効率よく放出することができ、それだけ良好な画像を形成できる。

現像領域へ到来する現像ローラ４１上のトナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するように、現像装置４による静電潜像現像条件を通常の画像形成時の現像条件とは異ならせることは、例えば次のようにしても行える。
（１）前記現像ローラの回転方向において前記現像ギャップ位置より上流側で、該現像ローラとの間でトナーをプレ飛翔させるプレ飛翔手段を採用する、
（２）前記現像バイアスを構成する交流電圧のピークツーピーク電圧の大きさを調整する（換言すれば、現像バイアスの振幅の大きさを調整する）、
（３）前記現像バイアスを構成する交流電圧の周波数を調整する（換言すれば、現像バイアスの周波数の調整する）、 （４）これら（１）〜（３）及び前記規制バイアスの調整のうち２以上を組み合わせる。

「プレ飛翔手段」としては、例えば図９に示すように、現像ローラ４１の回転方向において現像ギャップＤｇの位置より上流側で、ギャップＤｇと同程度のギャップをおいて現像ローラ４１に臨む電極ＰＥと、トナー強制消費モードにおいて制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに電極ＰＥにプレ飛翔バイアスを印加する電源ＰＷ４等を含む手段を例示できる。トナー強制消費モードにおいては、電極ＰＥに電源ＰＷ４からプレ飛翔バイアスが印加されることで、現像領域へ到来する前の現像ローラ上トナーを電極ＰＥとの間に往復プレ飛翔させ、それにより現像ローラ４１へのトナー付着を弱め、それにより現像ローラ上トナーのトナー強制消費用静電潜像へのトナー飛翔を促進することができる。

なお、感光体１上に形成された強制消費トナー像は、１次転写ローラ５にて中間転写ベルト８へ転写され、クリーニング装置８３にてベルト８から除去清掃される。なお、このとき、２次転写ローラ９はベルト８から図示省略の駆動手段により離反させておく。

次にコニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製のタンデム型フルカラープリンタmagicolor5570 を用い、且つ、シアン色トナーの現像装置について、記録媒体として白紙記録紙を用い、画像形成時の印字率を０％印字、つまり白紙現像として２５００枚画像形成動作を行わせるとともに画像形成枚数１００枚目毎に１度トナー強制消費を行い、２５００枚目の記録紙におけるトナーカブリを評価した。白紙現像における感光体１上のトナーカブリは主として劣化トナーに起因するものである。

通常の画像形成における感光体帯電電位は−５００Ｖ程度であり、露光装置のレーザー強度は３００〔μＷ〕である。ここで「レーザー強度」とは、感光体上の面光量をレーザーパワーメータで測定した場合の値〔μＷ〕である。
また、通常の画像形成における現像バイアスは−３２０ＶのＤＣ電圧に１４００Ｖのピークツーピーク電圧の交流電圧を重畳したバイアスである。規制バイアスも直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであり、現像バイアスと同じタイミングでトナー規制部材に印加され、ただし、現像電界がかかる位相（ここでの負帯電性トナーによる反転現像ではマイナス側位相）では図８（Ａ）に示すように現像バイアスより絶対値で大きい規制バイアス（図示例では電位差２００Ｖ）が印加される。
また、通常の画像形成における現像バイアスの周波数（交流成分の周波数）は２ｋＨｚである。

通常画像形成ではプレ飛翔用電極（図９に例示する電極ＰＥのような電極）によるプレ飛翔はない。
プレ飛翔用電極を採用する場合には、電極としてステンレススチール製の針金（直径０．５ｍｍ）を用い、これを現像ギャップ（本例では１３５μｍ）を示す位置から現像ローラ表周面に沿っ上流側へ１ｃｍ離れた位置で、現像ローラからその半径方向に１３５μｍ離れて、現像ローラ回転中心線方向と並行に張設し、この針金に、白紙画像形成を行うときと同様の電界が現像ローラと該針金間にかかるように電圧を印加する。

結果を次表に示す。次表において、「規制バイアス」欄における「−２００Ｖ」、「−１００Ｖ」、「同電位」は現像電界がかかるマイナス側位相での現像バイアスに対する規制バイアスのマイナス方向への電位差を表している。「−２００Ｖ」は通常画像形成時のものと同一である。
「プレ飛翔」欄において「あり」はプレ飛翔用電極によるトナーのプレ（前）飛翔がある場合を示し、「なし」はそれが無い場合を示している。
Ｖｐｐ欄において「変化なし」は画像形成時と同じＶｐｐ＝１４００Ｖであり、「２００Ｖｕｐ」は、Ｖｐｐ＝１６００Ｖである。

次表において、「強制消費率」とは、白ベタ画像に対してどれだけの印字面積率で強制トナー消費を行うかを表している。つまりパーセンテージが大きいほど、強制トナー消費量が大きいことを示している。

強制消費パターン欄における「ベタパターン」は図５のパターンであり、「網点パターン」は図６のパターンであり、「ラインパターン」は図７のパターンである。
このようなパターンで強制消費を行い、消費量としては、網点パターンやラインパターンの場合は白紙部に付着したトナーも含めた量としている。

カブリ評価は、２５００枚画像形成後、白ベタ現像中に無理やりプリンタを停止させ、その際に感光体上に付着しているカブリトナーを片面に感圧性接着剤層を有する透明テープ（通称セロハンテープ）に付着させ、該テープを白紙記録紙に貼り着けて透過濃度をミノルタ社製透過濃度計ＣＲ−２４１にて測定し、評価したものである。

このときの評価としてｃ＊によってランク付けを行い、感光体回転中心軸線方向の感光体長手方向（幅方向）における３点のｃ＊値の平均値で以下のとおりランク付けし、５未満をカブリが実質上ないと言える良好な状態「○」とし、５以上は不良「×」とした。
ランク１：ｃ＊７以上
ランク２：ｃ＊６以上７未満
ランク３：ｃ＊５以上６未満
ランク４：ｃ＊４以上５未満
ランク５：ｃ＊４未満

なお、ｃ＊については、色の表示方法である、それ自体知られているＬａｂ表示方法〔ＪＩＳ（ＪＩＳＺ８７２９）〕において色度を示すａ＊、ｂ＊から求められる色の彩度を表すｃ＊に着目し、カブリトナーが多くなるとｃ＊が大きくなることを利用してｃ＊の値によってカブリランクを付け、評価したものである。
ここでは、実用上許容できるであろう強制消費量率２．５％のときにおける評価を総合評価の判定基準とした。

実施例１、２と比較例２とから、また、実施例１０と比較例３とから、規制バイアスを低減することで現像ローラとトナーとの付着力を低減させて、現像ローラから感光体へのトナー飛翔開始を早め、それにより劣化トナーを排出する機会を増やし、劣化トナーを効率よく放出できることが分かる。

実施例３と比較例２、実施例９と比較例３とから、プレ飛翔手段を採用することでも、現像ローラとトナーとの付着力を低減でき、効率よく劣化トナーを放出できることが分かる。

実施例４、５と比較例２とから、また、、実施例１１と比較例３とから、現像バイアスの周波数を増加させることで、通常画像形成時の周波数のときよりトナーの往復飛翔回数が増え、それにより劣化トナーが放出される機会が増えるとともに、現像ローラ上に付着したトナーの吐き出し効果が上がり、より効率よく劣化トナーを放出できることが分かる。

実施例６と比較例２とから、また、実施例１２と比較例３とから、トナー強制消費時の現像バイアスの振幅（Ｖｐｐ）を上げることで、現像ローラからのトナー飛翔開始を早め、それにより劣化トナーを排出する機会を増やし、劣化トナーを効率よく放出できることが分かる。

実施例７、８、１３等から、規制バイアスの低減、プレ飛翔手段の採用、現像バイアス振幅の増加及び現像バイアス周波数の増加のうち２以上を組み合わせ採用することでも、現像ローラとトナーとの付着力を低減でき、効率よく劣化トナーを放出できることが分かる。

以上説明したプリンタはタンデム型のフルカラープリンタであったが、本発明はモノクロ画像形成装置にも適用でき、また、他のタイプの多色画像形成装置（例えば、いわゆる４サイクル型フルカラープリンタ）等にも適用できる。

本発明は、劣化トナーを効率よく現像装置から静電潜像担持体へ放出できる画像形成装置を提供することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置における現像器の断面構造の概略を示す図である。 図２の現像器を背後からみたときの内部構造の概略を示す図である。 図１の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 トナー強制消費のパターン例（ベタパターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンの他の例（網点パターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンのさらに他の例（ラインパターン）を示す図である。 図８（Ａ）は現像バイアスと規制バイアスの通常画像形成時の関係を示す図であり、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）のそれぞれは、トナー強制消費モードにおいて規制バイアスを低減する例を示す図である。 プレ飛翔用電極を設けた現像装置例を示す図である。

符号の説明

Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置 ３ 画像露光装置
４ 現像装置 ４１ 現像ローラ
４２ トナー供給ローラ
４３、４４ トナー規制ブレード
４５ 除電部材
４Ｕ 上室
４Ｌ 下室
４Ｗ 隔壁
Ｐ１、Ｐ２ 隔壁開口
４６ 上側トナー搬送スクリュー
４７ 下側トナー搬送スクリュー
４０ トナー補給装置
４８ 現像装置内トナー量検出装置
ＰＷ１ 現像バイアス電源
ＰＷ２ 規制バイアス電源
ＰＷ３ 供給バイアス電源
５ １次転写ローラ
６ クリーニング装置
８ 中間転写ベルト
８１ 駆動ローラ
８２ 対向ローラ
８３ クリーナ
９ ２次転写ローラ
１０ 記録媒体供給カセット
１０１ 記録媒体供給ローラ
ＴＲ タイミングローラ対
ＦＸ 定着装置
ＤＲ 記録媒体排出ローラ対
ＤＴ 記録媒体排出トレイ
Ｓ 記録媒体
Ｃｏｎｔ 制御部
ＰＥ プレ飛翔用電極
ＰＷ４ プレ飛翔バイアス電源

Claims (1)

1. 静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、該現像装置は現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像ローラ及び該現像ローラにより現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材を含んでおり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスの該現像ローラへの印加及び規制バイアスの該規制部材への印加のもとに、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像ギャップを介するトナー飛翔にて現像するものであり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置の劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置により該静電潜像担持体にトナー強制消費用静電潜像を形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であり、該トナー強制消費モードにおいては、露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、該トナー強制消費用静電潜像としてベタ画像用静電潜像以外のパターンの静電潜像を形成させ、且つ、トナー強制消費対象現像装置による静電潜像現像条件を、現像領域へ到来する現像ローラ上トナーの静電潜像への飛翔を通常画像形成時より促進するように、
   （１）前記現像ローラの回転方向において前記現像ギャップより上流側、且つ、前記規制部材より下流側に予め配置されたトナープレ飛翔用電極にプレ飛翔バイアス印加電源からプレ飛翔バイアスを印加させて該電極と前記現像ローラとの間でトナーを予め往復飛翔させること、
   （２）前記規制部材に印加する規制バイアスを直流電圧に交流電圧を重畳した規制バイアスとするとともに該規制バイアスの直流電圧は前記現像バイアスにおける直流電圧に一致させた状態で該規制バイアスを該現像バイアスに対して調整すること、
   （３）前記現像バイアスを構成する交流電圧のピークツーピーク電圧の大きさを調整すること、及び
   （４）前記現像バイアスを構成する交流電圧の周波数を調整すること
   のうち少なくとも前記（１）記載のとおり現像ローラとトナープレ飛翔電極間にトナーを予め往復飛翔させることで、通常の画像形成時の現像条件とは異ならせることを特徴とする画像形成装置。