JP7377447B2 - 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、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置を備え、非画像形成時に現像剤担持体を逆転させる逆転動作を行う画像形成装置が知られている。
例えば特許文献１には、前記逆転動作として現像剤担持体の正転および逆転を複数回行うものが記載されている。これにより、長時間の放置中に現像剤担持体と当接していた現像剤量規制部材や潜像担持体との間で生じた現像剤の塊りを除去し、この塊りが現像剤担持体と現像量規制部材との当接領域の入り口付近に停留して固化することに起因する黒スジなどの画像欠陥を防止できるとされている。

ところが、前記逆転動作により、かえって装置内へのトナー飛散や現像剤規制部材のトナー汚れといった副作用を生じ、画像汚れ（スジ、ポチ）などを引き起こす虞があることが判明した。

上述した課題を解決するために、本発明は、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置を備え、非画像形成時に前記現像剤担持体を逆転させる逆転動作を行う画像形成装置において、前記潜像担持体の表面層の層厚を推定する層厚推定手段と、前記層厚推定手段の推定結果を用い、地肌ポテンシャルが一定になるように画像形成のための前記潜像担持体に対する帯電手段と現像バイアス手段とを制御する制御手段と、前記層厚推定手段の推定結果を用いて前記逆転動作を制御する逆転制御手段と、前記潜像担持体の表面層の層厚を検知する層厚検知手段とを設け、前記逆転制御手段は、前記層厚検知手段によって検知した層厚と前記層厚推定手段によって推定した推定層厚とを比較し、前者が後者よりも小さいとき、前記逆転制御手段による前記逆転動作を、前者が後者以上のときよりも少なくすることを特徴とするものである。

本発明によれば、現像担持体の逆転動作に起因する装置内へのトナー飛散や現像剤規制部材のトナー汚れといった副作用を抑制できる。

本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図。 プロセスカートリッジの主要部を説明する概略構成図。 現像ローラの逆転－正転動作の制御ブロック図。 現像ローラにバイアスを印加するタイミングの一例を示した図。 逆転時のトナー渋滞を模式的に示すもの。 地肌ポテンシャルとトナーの電荷量（Ｑ／Ｍ）の関係を示すグラフ。 Ｖ－Ｉ特性を示すグラフ。 感光体表面の走行距離と膜厚の変化のグラフ。

以下、本発明を電子写真方式のモノクロ画像形成装置であるプリンタに適用した一実施形態について説明する。まず、プリンタの全体構成及び作像動作について説明する。

図１は、本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図である。このプリンタは、表面に画像を担持する像担持体であり、また潜像担持体でもあるドラム状の感光体１を備えたプロセスカートリッジ１０を備えている。感光体１に対向する位置には、感光体１の表面を露光する露光手段としての光書込装置３が設けられている。光書込装置３は、複数の発光素子であるＬＥＤアレイを有している。また、プロセスカートリッジ１０の下方には、プロセスカートリッジ１０で形成された感光体１上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラ１１を備えている。転写ローラ１１は、電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。

プロセスカートリッジ１０には、トナーカートリッジ７が着脱可能に設けられる。トナーカートリッジ７は、その容器本体２２に、現像装置４へ補給する現像剤（トナー）を収容するトナー収容部８を有する。さらに、トナーカートリッジ７は、クリーニングブレード５ａで除去されたトナー（廃トナー）を回収するトナー回収部９も一体的に有している。

機枠体の下部には、感光体１上のトナー像を転写するための記録媒体たる用紙Ｐを積載して収容する給紙カセット１２、給紙カセット１２から用紙Ｐを順次感光体１と転写ローラ１１との間の転写部に送り出す給紙ローラ１３を備えている。また、給紙ローラ１３に対し用紙搬送方向の下流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１４が設けてある。

また、プロセスカートリッジ１０の図中左方には、用紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置１５を備えている。定着装置１５は、定着部材としての定着ローラ１５ａと、加圧部材としての加圧ローラ１５ｂとを備える。定着ローラ１５ａは、ヒータ等の加熱源によって加熱されるようになっている。加圧ローラ１５ｂは、定着ローラ１５ａ側へ加圧されて定着ローラ１８に当接し、定着ニップを形成している。

定着装置１５に対し用紙搬送方向の下流側には、排紙ローラ対１６を備えている。排紙ローラ対１６によって装置外に排出された用紙Ｐは、装置本体の上面を凹ませて形成された排紙トレイ２１上に積載されるようになっている。

図２は、プロセスカートリッジ１０の主要部を説明する概略構成図である。図２に示すように、このプロセスカートリッジ１０は、感光体１の回転方向（図中矢印Ａ）に対し順に、感光体１の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２、感光体１上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４、感光体１の表面をクリーニングするクリーニングブレード５ａを含むクリーニング装置５、除電器６などが配置されている。

本実施形態の現像装置４の構成および現像動作について説明する。
図２に示すように、現像装置４は、トナーを含む現像剤として一成分系トナーを用いた現像装置であり、現像剤を表面上に担持する現像剤担持体としての現像ローラ４ａの他、現像剤量規制部材である薄層化ブレード４ｂ、トナー供給ローラ４ｃ、シール部材４ｅなどを有する。現像ローラ４ａは、弾性体で形成され、駆動モータによって回転駆動が可能に構成されている。薄層化ブレード４ｂは、板状部材で、一端が現像装置４の外枠に固定支持され、他端が現像ローラ４ａに押圧されている。トナー供給ローラ４ｃは、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂などからなるローラ部とを有しており、ホッパ部４ｄ内の現像剤をローラ部の表面に付着させながら回転する。シール部材は現像装置４のケーシングと現像ローラ４ａとの隙間をシールする。なお、現像ローラ４ａ上の現像剤の層厚の規制は板状部材である薄層化ブレード４ｂによって行うようにしているが、現像ローラ４ａと当接し、回転可能なローラ状の部材によって行うようにしてもよい。

トナー収容部８（図１参照）からホッパ部４ｄに供給された現像剤は、トナー供給ローラ４ｃが図２中の矢印Ｃ方向に回転して表面移動することにより、現像ローラ４ａに対向する領域である供給ニップβに搬送され、現像ローラ４ａ上に担持される。この現像剤は、図２中の矢印Ｂ方向に回転している現像ローラ４ａによって現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとの当接部である当接領域γに送られる。この当接領域γにおいて、現像剤中のトナーは現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとによって強い圧力で挟まれることにより薄層状になるとともに、薄層化ブレード４ｂとの摩擦によって所定の電荷に帯電される。現像ローラ４ａの表面上に薄層状のままで保持された現像剤は、現像ローラ４ａの回転駆動により潜像担持体である感光体１と現像ローラ４ａが対向する現像領域αに送られる。現像ローラ４ａには、電源４ｆが接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。現像ローラ４ａにマイナス極性のバイアスを印加すると、マイナスに帯電した現像剤中のトナーで感光体１の潜像を現像する。

現像ローラ４ａが停止したとき、現像剤は当接領域γにおいて現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂとによって強い圧力で挟まれたままになっている。一定以上の印刷ジョブを実行し終わって現像ローラ４ａが高温になっている状態で現像ローラ４ａが停止し、そのまま一定時間以上放置されると、当接領域γで挟まれた状態の現像剤は、熱と薄層化ブレード４ｂによる押圧力によって現像ローラ４ａ上に強固に付着する。これにより、現像ローラ４ａ上の長手方向にはスジ状の現像剤の塊りが形成される。

現像ローラ４ａが停止した状態で放置された後、印刷ジョブを受けて再び駆動する際に、この現像剤の塊りは現像ローラ４ａに付着したままになっている。現像において、現像ローラ４ａにおける現像剤の塊りが付着した部位では、現像剤の量が過剰になっているため、画像に横黒スジが発生してしまうことになる。この現像剤の塊りは、何らかの部材と接触させることによりかきとることが可能である。画像の横黒スジの発生を抑えるためには、現像動作を開始する前に、現像剤の塊りを除去するために、現像ローラ４ａの逆転―正転動作を繰り返すようにする。

逆転は、現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過し終わるまで行う。現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過し切ったところで、現像ローラ４ａの逆転を停止し、今度は現像ローラ４ａを正転に切り替える。現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りが当接領域γを通過するまで、現像ローラ４ａを正転させる。この逆転や正転の間、現像ローラ４ａの表面に強固に付着した現像剤の塊りは、当接領域γにおいて、薄層化ブレード４ｂに擦りつける。

このように、ある回転角度で現像ローラ４ａの逆転と正転を繰り返すようにする。現像ローラ４ａ上の現像剤の塊りが薄層化ブレード４ｂに擦りつけられると、現像剤が少しずつそぎ落とされ、やがてなくなる。現像ローラ４ａの逆転－正転動作は、逆転→正転→逆転→正転・・と、まず逆転から行うようにしているが、正転→逆転→正転→逆転・・と、まず正転から行うようにしてもよい。

現像ローラ４ａは、当接領域γで薄層化ブレード４ｂと当接している他、現像領域αで感光体１と、供給ニップβでトナー供給ローラ４ｃと、シール領域δでシール部材４ｅと当接している。現像ローラ４ａの逆転－正転動作によって、現像剤の塊りがこれらの領域を通過することにより、現像ローラ４ａ上の現像剤の塊を減らしていくことができる。

次に、現像ローラ４ａの逆転－正転動作（逆転動作）の制御について説明する。
図３は、現像ローラ４ａの逆転－正転動作の制御ブロック図である。まず、現像ローラ４ａが停止した状態で放置された時間（放置時間）を把握する必要があるため、プリンタ本体のメインＣＰＵ３０１におけるタイムカウンタ３０１ｃによって計測された現像ローラ４ａの駆動モータが停止した時刻を、現像装置４に設けた記憶部２００に記憶させる。

プリンタのメインＣＰＵ３０１における制御手段３０１ａは、現像ローラ４ａの駆動モータを駆動させる旨の信号が入ったときに、記憶部２００に記憶させている時刻を読み出し、現像ローラ４ａの駆動モータを駆動させる旨の信号が入った時刻と記憶部２００から読み出した時刻との差から現像ローラ４ａが停止していた時間を計算して、放置時間を算出する。続いて、制御手段３０１ａが、現像ローラ４ａの逆転－正転動作に関するパラメータテーブルである逆転－正転テーブル３００にアクセスし、算出された放置時間が一定値以上であれば、現像ローラ４ａの逆転-正転動作の実行が必要と判断する。そして、制御手段３０１ａが、現像ローラ４ａの駆動モータに対し、必要回数だけ逆転―正転動作を実行するように指示する。

なお、逆転－正転テーブル３００は、プリンタ本体が備える記憶媒体上に置くようにしても、現像装置４が備える記憶媒体上に置くようにしてもよい。また、現像装置４にＣＰＵを設けて、このＣＰＵに制御手段３０１ａやタイムカウンタ３０１ｃを備えるようにしてもよい。記憶部２００については、プリンタ本体に設けるようにしてもよい。

上述したように、現像ローラ４ａにより感光体１上の潜像にトナーを付着させて可視像化するとき、現像ローラ４ａにはマイナス極性（トナーと同極性）のバイアスが印加される。しかし、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行するときは、感光体１の表面は帯電されていない状態なので、トナーが感光体１側に行かないよう、現像ローラ４ａにはトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加しておくようにすることが好ましい。

図４は、印刷ジョブ開始前に現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行する場合において、現像ローラ４ａにバイアスを印加するタイミングの一例を示した図である。図４（ａ）には感光体１の表面電位の変遷を、図４（ｂ）は現像ローラ４ａの回転方向の変遷を、図４（ｃ）は現像ローラ４ａに印加するバイアスの変遷を、それぞれ示している。現像ローラ４ａにトナーと逆極性のバイアス（＋２５０[Ｖ]）を印加した後に、逆転－正転動作の実行を開始する。このとき、感光体１の表面は帯電されていないので電位は０[Ｖ]である。逆転－正転動作の実行が終了した後に、感光体１の表面が所望の電位（－５００[Ｖ]）になるまで帯電する。感光体１の表面が所望の電位になった後に、現像ローラ４ａにトナーと同極性のバイアス（－１５０[Ｖ]）を印加する。

現像剤が劣化する（現像剤におけるシリカ等の外添剤の含有量が少なくなる）と、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。また、感光体１の累積走行距離が多くなると、現像剤中の外添剤の含有量が少なくなり、スペーサ効果が小さくなるので、現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。現像剤付着による横黒スジが目立ちはじめる、たとえば累積走行距離１０[ｋｍ]以上になってから、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行するようにする。感光体１の累積走行距離は、プリンタ本体のメインＣＰＵ３０１の感光体走行距離管理部３０１ｂで算出し、算出結果をプリンタ本体の記憶部３０３に記憶させるようにする（図３参照）。なお、感光体１の累積走行距離の算出結果は、現像装置４の記憶部２００に記憶させるようにしてもよい。

画像における横黒スジの発生状況のランクを改善させるために必要な逆転－正転動作を実行する回数は、上述した感光体１の累積走行距離の影響を受ける。累積走行距離が長くなるほど回数を多くする。

上述したように、現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは現像剤の劣化状況に依存するが、現像剤の消費量が少ない場合、劣化した現像剤が多く蓄積されるので現像剤が現像ローラ４ａに付着しやすくなる。平均画像率が小さいほど、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行する回数を多くする。

また、現像剤の現像ローラ４ａへの付着のしやすさは、現像ローラ４ａの周辺温度に依存することが分かっている。具体的には、現像ローラ４ａの周辺温度が高いほど付着しやすくなる。よって、現像ローラ４ａの周辺温度が高いほど、現像ローラ４ａの逆転－正転動作の回数を多くする。現像ローラ４ａの周辺温度は、現像装置内に取り付けた温度センサ４ｇによって検知する。

表１は、平均画像面積率、現像ローラ４ａの周辺温度、現像ローラ４ａが停止した状態で放置された日数（放置日数）、感光体１の累積走行距離の各条件に対する、現像ローラ４ａの逆転－正転動作の最適な実行回数の一例を一覧表にまとめたものである。

表１が示すように、平均画像面積率が１０[％]以上のときは、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行する必要はない。また、現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]未満のとき、または感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]未満のとき、または放置日数が１日以下のときも現像ローラ４ａの逆転－正転動作を実行する必要はない。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が３日のときは、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を１０回以上実行すればよい。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が１週間のときは、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を２０回以上実行すればよい。平均画像面積率が１０[％]未満で、かつ現像ローラ４ａの周辺温度が３５[℃]以上で、かつ感光体１の累積走行距離が１０[ｋｍ]以上で、かつ放置日数が３週間のときは、現像ローラ４ａの逆転－正転動作を５０回以上実行すればよい。

以上のように、走行距離・画像面積率・温度・放置時間など、凝集体や異物のできやすい条件ごとに最適な逆転動作を可能とする制御を行う。この逆転動作を行う場合は、基本的には作像シーケンスの前後に行う。

次に、現像ローラ４ａの逆転動作の副作用について説明する。
逆転動作は、メリットだけではなく、薄層化ブレード４ｂの汚れ・現像剤飛散などを加速させてしまい、逆に画像不良に繋がるという副作用があることが新たにわかった。要因を調査したところ、弱帯電あるいは逆帯電のトナーが逆転動作によって薄層化ブレード４ｂに付着して汚し、その後の画像形成動作における現像ローラ４ａの正転時に現像ローラ４ａ上に落下して画像不良を起こしていることがわかった。

すなわち、逆転動作において、現像ローラ４ａを逆転した際、正転時と同様、現像ローラ４ａと薄層化ブレード４ｂのニップでトナーが渋滞する。図５はこの逆転（矢印Ｂ´向きの回転）時のトナー渋滞を模式的に示すものである。現像ローラ４ａ上の薄層内トナーは帯電分布にある程度の広がりが有り、現像ローラ４ａの引付力は、帯電の強いトナーから順に作用する。図５中、塗りつぶしたトナーは比較的高帯電トナーを示し、破線のトナーＴはいわゆる弱帯電あるいは逆帯電のトナーを示す。

弱帯電および逆帯電のトナーに対する現像ローラ４ａの引付力は弱いことから、図５中に薄層化ブレード４ｂによって掻き取られてしまい、薄層化ブレード４ｂに付着し汚してしまう。この薄層化ブレード４ｂに付着した弱帯電及び逆帯電のトナーが逆転動作が終了した後にもそのまま付着したままのこってしまうことがある。このような弱帯電・逆帯電トナーは薄層化ブレード４ｂと強固に引き付け合っている状態ではないことから、その後の画像形成にあたっての現像ローラ４ａの正転時に薄層化ブレード４ｂの表面から現像ローラ４ａのトナー薄層に落下および飛散し、画像汚れ（スジ、ポチ）などを引き起こす要因となっていた。実際に副作用の程度を検証してみたところ、逆転動作回数に比例して薄層化ブレード４ｂ汚れ量（汚れている面積）が増えることを確認でき、逆転動作の回数を減らすと副作用を抑制できることがわかった。

また、この弱帯電や逆帯電のトナーは、通常の画像形成中の現像動作によって発生・生成されて現像装置内溜まっていき、しかも、生成量が地肌ポテンシャルと相関関係がある（感度がある）ことが確認できた。地肌ポテンシャルとは、感光体上の画像中の地肌にする部分（トナーを付着させない部分）と現像バイアスとの電位差である。図６は横軸に地肌ポテンシャルを取り、縦軸に現像領域通過前後での現像ローラ４ａ上のトナーの電荷量（Ｑ／Ｍ）の絶対値の減少量を取り、両者の関係を示したものである。

横軸の地肌ポテンシャルに相当する電位差を、例えば、現像バイアスをマイナス５００ボルトに固定し、感光体の帯電電位をマイナス７００乃至１０００の範囲で異なる帯電電位になるよう帯電させ、各帯電電位のときの現像領域通過前後での電荷量（Ｑ／Ｍ）の絶対値の減少量を測定して得られた相関関係を示す。地肌ポテンシャルが大きいほど、現像領域通過前後での電荷量（Ｑ／Ｍ）の絶対値の減少量が大きく、弱帯電や逆帯電のトナーの生成量が多くなるという比例関係であることがわかった。

現像領域、すなわち、感光体と現像ローラ４ａとのニップ間で電荷授受が行われる。地肌ポテンシャルは感光体と現像ローラ４ａとの電位差であるため、電荷授受を加速する因子となる。この「弱・逆帯電トナー生成」が通常の画像形成動作中に行われ、生成された「弱・逆帯電トナー」は現像装置内に存在し続け、現像ローラ４ａ逆転の際の現像ローラ４ａ露出表面上に存在するトナー層にも含まれることになる。

以上のように、次の２つの知見を得た。
１．飛散や薄層化ブレード４ｂを汚すトナーは、弱・逆帯電トナーである。
２．感光体と現像ローラ４ａのニップ間で行われる電荷授受には地肌ポテンシャル感度が大きい。
これらから、次の式が成立する。
弱・逆帯電トナー生成量×逆転動作（有無・回数・距離）≒薄層化ブレード４ｂ汚れ・トナー飛散量
ここで、上記電荷授受による弱・逆帯電トナー生成量は、地肌ポテンシャルに感度持ち、具体的には、地肌ポテンシャルが高ほど弱帯電あるいは逆帯電のトナー量が増える。
上記式からすると、副作用を抑制するためには、弱・逆帯電トナーを減らす、あるいは、逆転動作を減らす必要がある。逆転動作は、その本来の目的からむやみに減らすことはできない。弱・逆帯電トナーを１００％抑制することは、技術的に困難である。地肌ポテンシャルは異物のできやすさとは関係性を持たない。

そこで、本実施形態では、走行距離・画像面積率・温度・放置時間など、凝集体や異物のできやすさに関係する条件とは別の、副作用の根本である弱帯電および逆帯電のトナーの生成量を左右する条件である地肌ポテンシャルに着目し、逆転動作の本来の目的を達成しつつ、副作用をできるだけ抑えようとするものである。具体的には、上記知見「２．」より、弱・逆帯電トナー生成量は地肌ポテンシャルに感度を持つことから、地肌ポテンシャルの情報を逆転制御に用い、弱帯電あるいは逆帯電のトナー量に応じて逆転動作を実行するか否か、実行する場合の実行量を制御する。これにより、弱・逆帯電トナーの発生しやすさや発生量を判断し、その判断結果に基づいて、逆転回数を増減することで、トナー飛散等副作用を抑制する。

本実施形態では、正確な地肌ポテンシャルの情報を、感光体膜厚検知の結果から求める。これは次の理由による。感光体膜厚は膜削れによって経時で薄くなる。感光体膜厚の変化は帯電ローラ２による帯電後の感光体表面電位の変化を伴う。本実施形態では帯電ローラ２の電源２３として定電圧電源を用いてるため、定電圧電源から出力電圧を固定すると、感光体膜厚の減少にもなって感光体表面電位が上昇する。感光体表面電位が上昇しすぎるとトナーかぶりなどの不具合を生じるため、この不具合回避のために、定電圧電源からの出力電圧を膜厚の減少に応じて小さな出力電圧に切り替える（減少させる）提案がされている。また、地肌ポテンシャルを一定にするために定電圧電源からの出力電圧を減少させるとともに、現像バイアスも減少させる提案もされている。さらに、定電圧電源の出力電圧を減少させるとともに、画像の階調性を確保する観点から現像バイアスを調整する提案もされている。

これらの提案を実際に装置に適用するにあたっては、感光体膜厚を実際に検知するのではなく、予め実験で求めておいた感光体表面の走行距離（簡易的には画像形成動作回数）と感光体膜厚との関係を用い、感光体表面の走行距離から推定される感光体膜厚に応じて制御を行うのが一般的である。このような提案を適用することなく、膜厚減少に応じた感光体表面電位の上昇を許容する場合にも、感光体表面電位の上昇に応じて他の画像形成条件の何れかを制御するものでは、同様に推定される感光体膜厚に応じた制御を行うのが一般的である。ところが、実際の感光体の膜削れ量は、環境を含む種々の条件の影響を受け、推定される感光体膜厚とのずれが生じる。

図８は横軸に感光体表面の走行距離を取り、縦軸に感光体膜厚をとって、膜削れの速度が速くて比較的膜厚小さめで推移する場合Ａ、逆に膜削れの速度が遅くて比較的膜厚大きめで推移する場合Ｂ、これらの中心的な膜厚で推移する場合Ｃ、それぞれの変化の様子を模式的に示している。上記推定を、この中心的な膜厚で推移する場合Ｃに基づいて決定していると、実際の膜厚がそれより小さめ（矢印Ｘ側）であると、感光体の表面電位は狙いの帯電電位よりも高めになり、狙いの地肌ポテンシャルも高めになる。逆に、実際の膜厚が推定膜厚よりも大きめ（矢印Ｙ側）であると、感光体表面電位や地肌ポテンシャルは、狙いよりも低めになる。

上記矢印Ｘ側である場合には、狙いの地肌ポテンシャルよりも高めになるため、図６に示す特性から弱帯電や逆帯電のトナーの生成量も、狙いの地肌ポテンシャルに応じた量よりも多くなる。逆に、上記矢印Ｙ側である場合には、狙いの地肌ポテンシャルよりも低めになるため、弱帯電や逆帯電のトナーの生成量が狙いの地肌ポテンシャルに応じた量よりも少なくなる。

一方、感光体膜厚には許容範囲があり、下限に達すると感光体寿命として感光体交換を促す表示をすることも行われる。このために感光体膜厚の検知を行っている。例えば、帯電ローラを介して感光ドラムを帯電する際に流れる電流ＩＤＣと、感光ドラムの感光層の膜厚Ｄとの間には、ＩＤＣ＝Ｋ／Ｄ（Ｋは定数）が成り立つことを利用して帯電のＶ－Ｉ特性から膜厚を検知する技術が知られている。その概略は次のとおりである。

帯電のＶ－Ｉ特性（電圧・電流特性）を導くために、複数の電圧を印加してその時の帯電電流を検知する。この検知のため、図２に示すように、電流計２４を設けるとともに、その出力をメインＣＰＵ３０１に入力し、これを逆転動作を制御する制御手段３０１ａで用いてる。

仮に、複数の電圧印加を４点印加として説明すると、制御は下記１．～５．になる。
（電圧１～４は所定の電圧で、それぞれ違う電圧値とする）
１． 電圧１の帯電電圧を印加し、その時の電流を検知する。
２． 電圧２の帯電電圧を印加し、その時の電流を検知する。
３． 電圧３の帯電電圧を印加し、その時の電流を検知する。
４． 電圧４の帯電電圧を印加し、その時の電流を検知する。
５． １．～４．の時の、印加電圧と検知電流からＩ－Ｖ特性を導き、感光体の膜厚を算出する。
図７はＶ－Ｉ特性を示すグラフである。

本実施形態では、この感光体膜厚検知をトリガにして、現像装置の逆転動作ON・OFF判断、逆転回数判断を決定する制御を行う。具体的には、感光体寿命検知のための感光体膜厚検知を行うタイミングで、検知したその時点の膜厚に基づいて、前回の感光体膜厚検知以降の図８に示す中心膜厚を想定した制御で想定していた推定膜厚に対し、Ｘ側にずれていたか、Ｙ側にずれていたか、さらには、ずれの程度を考慮し、弱帯電や逆帯電のトナーの生成量が狙いの地肌ポテンシャルに応じた量よりも多目なのか少な目なのか、またどの程度ずれているかを判断する。その結果に基づいて、例えば表１に記載の動作の実行、不実行、実行の場合の正逆回転回数に対する補正を行い、補正後の態様で制御を行う。

すなわち、感光体膜厚が狙い（中心条件）よりも進んでいるか否かを判断する。膜削れレート中心条件（狙い）より膜削れが進展している場合は弱逆帯電トナーが発生しやすい状況にある。よって、逆転動作をしない。もしくは逆転時間および回数、回転角度を減らす。逆転しないとするか、もしくは動作を減らすとするかの、その判断区別は、凝集体のできやすさに応じる。走行距離・画像面積率・温度・放置時間から凝集体のできやすさを判断する。逆転動作が減ることで、弱逆帯電トナーが飛散等の悪影響を減らすことができる。

膜削れが狙いより進んでいない場合は弱逆帯電トナーが発生しにくい。よって、通常動作通りの逆転動作を実施する。いわゆる走行距離・画像面積率・温度・放置時間より想定される凝集体のできやすさに応じた逆転動作を実施する。

なお、逆転動作の具体的な制御の仕方などは次の例が挙げられる。
１ 検知した膜厚結果に基づいて、現像剤担持体の逆転・正転動作を制御する。
２ 検知した膜厚結果に基づいて、現像剤担持体の逆転・正転動作回数を制御する。
３ 検知した膜厚結果に基づいて、現像剤担持体の逆転・正転動作距離を制御する。
４ 逆転および正転は、薄層化ブレード４ｂと現像ローラ４ａの当接位置を基準として３６０°よりも小さいある回転角度で実施する。
５ ４記載の回転角度は、前記当接領域にある前記現像担持体の円弧の長さを前記像担持体の半径で除した値を用いる。

以上の実施形態に係るプリンタは、コスト軽減のため、感光体の駆動と現像駆動とを同一モータでおこなっており、また、感光体逆転はクリーニングブレード５ａの当接部でトナー凝集物や異物の滞留あるいは噛み込みが発生することへの対策にもなっている。クリーニングブレード５ａや薄層化ブレード４ｂに異物等が噛み混むと、白スジ黒スジなどの画像不良を引き起こす。これを防止している。
また、地肌ポテンシャルを把握するのに電位センサーを用いるのではなく、帯電電流検知を用いているので、コンスト低減を図れている。
なお、画像形成装置であるプリンタへの適用例であったが、複写機、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置にも適用できる。
また、副作用の根本である弱帯電および逆帯電のトナーの生成量を左右する条件である地肌ポテンシャルに着目したが、これ以外の、弱帯電および逆帯電のトナーの生成量を予測する手段を用い、この予測手段の予測結果に基づいて、逆転動作を制御するようにしててもよい。

１ ：感光体
２ ：帯電ローラ
４ ：現像装置
４ａ ：現像ローラ
４ｂ ：薄層化ブレード
４ｃ ：トナー供給ローラ
４ｄ ：ホッパ部
４ｅ ：シール部材
４ｆ ：電源
４ｇ ：温度センサ
５ ：クリーニング装置
５ａ ：クリーニングブレード
６ ：除電器
７ ：トナーカートリッジ
８ ：トナー収容部
９ ：トナー回収部
１０ ：プロセスカートリッジ
１１ ：転写ローラ
１２ ：給紙カセット
１３ ：給紙ローラ
１４ ：レジストローラ
１５ ：定着装置
１５ａ ：定着ローラ
１５ｂ ：加圧ローラ
１６ ：排紙ローラ対
１８ ：定着ローラ
２１ ：排紙トレイ
２２ ：容器本体
２３ ：電源
２４ ：電流計
２００ ：記憶部
３００ ：正転テーブル
３０１ ：メインＣＰＵ
３０１ａ ：制御手段
３０１ｂ ：感光体走行距離管理部
３０１ｃ ：タイムカウンタ
３０３ ：記憶部
５００ ：マイナス
７００ ：マイナス
α ：現像領域
β ：供給ニップ
γ ：当接領域
δ ：シール領域

特開２０１６－１７９８８号公報

Claims (3)

1. トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置を備え、非画像形成時に前記現像剤担持体を逆転させる逆転動作を行う画像形成装置において、
   前記潜像担持体の表面層の層厚を推定する層厚推定手段と、
   前記層厚推定手段の推定結果を用い、地肌ポテンシャルが一定になるように画像形成のための前記潜像担持体に対する帯電手段と現像バイアス手段とを制御する制御手段と、
   前記層厚推定手段の推定結果を用いて前記逆転動作を制御する逆転制御手段と、
   前記潜像担持体の表面層の層厚を検知する層厚検知手段とを設け、
   前記逆転制御手段は、前記層厚検知手段によって検知した層厚と前記層厚推定手段によって推定した推定層厚とを比較し、前者が後者よりも小さいとき、前記逆転制御手段による前記逆転動作を、前者が後者以上のときよりも少なくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記層厚検知手段は、前記潜像担持体を帯電するときの帯電電流を用いて層厚を検知することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記逆転制御手段は、現像剤担持体の逆転・正転動作回数を制御することを特徴とする画像形成装置。

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