(57)【要約】【課題】非画像形成時にトナー排出動作を行って劣化した古いトナーを排出することのできる画像形成装置において、トナー排出直後に形成される画像に濃度ムラが発生しにくい画像形成装置を提供する。【解決手段】画像の幅方向に延びる形状の現像装置において、トナー排出によってトナー量が低下した領域が、トナー排出後の最初の現像時までに感光体ドラムと対向する位置から外れる位置まで移動するように、トナー排出パターンＥにおいて画像濃度の高い領域Ｅａの幅Ｗを設定する。【選択図】図７
2010107646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、
静電潜像を担持可能な感光体と、
上記感光体上に静電潜像を描く描画部と、
上記静電潜像の幅方向に延びる形状であって現像剤を収容する容器、上記幅方向に延びる吐出口、上記容器中の現像剤を上記吐出口から吐出することで上記画像を現像する現像部、及び、上記容器中の現像剤を上記幅方向に移動させる現像剤移動部を備える現像装置と、
非画像形成時に、上記描画部による描画と上記現像部による現像を行うことで上記感光体上に現像剤を排出させ、排出によって上記容器内で現像剤量が低下した領域が、排出後の最初の画像形成までに上記現像剤移動部によって上記感光体上の描画領域と対向する位置から外れる位置まで移動するように、上記描画を行う排出実行部と、を備える
画像形成装置。
【請求項２】
上記排出実行部は、上記感光体に対向する位置での現像剤の移動方向において、上記描画領域の下流端からの静電潜像の幅Ｗを、Ｗ≦Ｖ×Ｔ（Ｖ：現像剤の移動速度、Ｔ：現像剤排出時の現像終了から最初の画像形成開始までの時間）とするようになっている
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記容器中の現像剤量を検出する現像剤検出部と、
上記容器に現像剤を補給する補給装置と、
上記現像剤量が閾値を下回ると、上記補給装置を稼動させる補給制御部と、をさらに備える
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤によって画像を現像する現像装置を備える画像形成装置に関するものであり、特に非画像形成時に現像装置内の現像剤が排出されるようになっている画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機及びプリンタ等の画像形成装置において、現像剤の劣化は画質を低下させる原因となる。そこで、従来の画像形成装置では、現像器内で劣化したトナーを外部に排出することが行われている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−６２０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、現像器内での現像剤の分布の偏りによって、現像剤排出直後の現像において、部分的に所望の画像濃度が得られないことがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、現像剤排出直後の画質の低下の起きにくい画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、静電潜像を担持可能な感光体と、上記感光体上に静電潜像を描く描画部と、上記静電潜像の幅方向に延びる形状であって現像剤を収容する容器、上記幅方向に延びる吐出口、上記容器中の現像剤を上記吐出口から吐出することで上記画像を現像する現像部、及び、上記容器中の現像剤を上記幅方向に移動させる現像剤移動部を備える現像装置と、非画像形成時に、上記描画部による描画と上記現像部による現像を行うことで上記感光体上に現像剤を排出させ、排出によって上記容器内で現像剤量が低下した領域が、排出後の最初の画像形成までに上記現像剤移動部によって上記感光体と対向する位置から外れる位置まで移動するように、上記描画を行うようになっている排出実行部と、を備える。
【０００６】
この画像形成装置によると、現像剤排出後の最初の画像成実行時に、現像剤量の低下した領域が感光体と対向する位置から外れる。その結果、この画像形成では、排出による現像剤量の低下の影響を小さくすることができるので、画質の低下が起きにくい。
【０００７】
また、請求項２に記載するように、請求項１の画像形成装置において、上記排出実行部は、上記感光体に対向する位置での現像剤の移動方向において、上記描画領域の下流端からの静電潜像の幅Ｗを、Ｗ≦Ｖ×Ｔ（Ｖ：現像剤の移動速度、Ｔ：現像剤排出時の現像終了から最初の画像形成開始までの時間）とするようになっていてもよい。
【０００８】
また、請求項３に記載するように、請求項１又は２の画像形成装置は、上記容器中の現像剤量を検出する現像剤検出部と、上記容器に現像剤を補給する補給装置と、上記現像剤量が閾値を下回ると、上記補給装置を稼動させる補給制御部と、をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像形成装置によると、現像剤排出後の最初の画像成実行時に、現像剤量の低下した領域が感光体と対向する位置から外れる。その結果、この画像形成では、排出による現像剤量の低下の影響を小さくすることができるので、画質の低下が起きにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔１〕プリンタ１
以下、本発明の実施の一形態に係るプリンタ１について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（1-1）プリンタ１の構成の概要
図１及び図２を参照して、プリンタ１の概要について説明する。図１はプリンタ１の要部構成を示す断面図であり、図２はプリンタ１の要部構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、プリンタ１は、タンデム式のカラー画像形成装置であって、ＰＣ等の外部装置から取得した画像データに基づいて印字動作を行う。プリンタ１は、図１及び図５に示すように、画像形成部２、補給装置７、トナーセンサ８、転写装置９、用紙搬送路１０、給紙カセット１１、排出部１２、通信部１６、記憶装置１７、及び制御装置２１等を備える。
【００１３】
図１に示すように、画像形成部２は、感光体ドラム３、帯電器４１、露光器４２、現像装置５及びクリーニングローラ６を備える。これらの各部材は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の各トナーそれぞれに対応して、４つずつ設けられている。つまり、感光体ドラム３、帯電器４１、露光器４２、現像装置５及びクリーニングローラ６が、それぞれ１つずつ集まって１つのユニットを形成しており、このユニットが４つタンデム型に並べられている。
【００１４】
４つの感光体ドラム３は、後述の転写ベルト９１の回転方向に沿って並べられている。感光体ドラム３は回転可能に保持されており、その回転軸は転写ベルト９１の移動方向に垂直であって、回転方向は転写ベルト９１の移動方向に沿うように（トレールに）なっている。感光体ドラム３は、アモルファスシリコン等からなる感光層を有しており、静電潜像を担持可能である。また、感光体ドラム３には、図示しないドラム電圧印加部から電圧が印加されるようになっている。
【００１５】
帯電器４１は、感光体ドラム３に対向するように配置され、感光体ドラム３の表面を一様に帯電させる。
【００１６】
露光器４２は、感光体ドラム３の回転方向において帯電器４１よりも下流で感光体ドラム３に対向するように配置される。露光器４２は、帯電した感光体ドラム３の表面に光を照射することにより、画像データに沿った静電潜像を描く。つまり、露光器４２は、帯電器４１と共に、感光体ドラム３上に静電潜像を描く描画部として機能する。
【００１７】
現像装置５は、感光体ドラム３の回転方向において露光器４２よりも下流で感光体ドラム３に対向するように配置される。現像装置５はハイブリッド現像法が採用された現像装置である。現像装置５の詳細については図３を参照して後述する。
【００１８】
クリーニングローラ６は、感光体ドラム３の表面に残留したトナーを除去するためのものであって、感光体ドラム３の表面に当接可能に設けられている。
【００１９】
補給装置７は、図示しないトナー槽及び補給チューブ等を備え、トナー槽から現像装置５へ補給チューブを介してトナーを送り込むことができる。
【００２０】
トナーセンサ８としては、光学センサや圧電式のセンサ等が用いられる。トナーセンサ８が、透過型の光学センサである場合には、トナーセンサ８は発光部と受光部とを備える。発光部及び受光部は、発光部から受光部へ至る光路が後述の容器５ａ内を通過するように、特に、この光路が撹拌ローラ５ｅによるトナーの搬送経路を横切るように、配置される。この受光部は受光量に応じた電気信号を制御装置２１に出力することができる。受光部での受光量が多いほどトナー量が少なく、受光量が少ないほどトナー量が多いことを示す。なお、「トナー量」とは、現像剤中の「トナー濃度」と言い換えることができる。
【００２１】
転写装置９は、図１に示すように、給紙カセット１１から用紙搬送路１０を介して搬送されてきた記録紙に、現像装置５の現像ローラ５ｃにより現像されたトナー像を転写する。そして、転写装置９は、転写後の記録紙を図示しない定着装置に搬送する。尚、転写後の記録紙は、図示しない定着装置によりトナー像の定着が行われた後、排出部１２を経てカラープリンタ１外部へ排出される。
【００２２】
通信部１６は、ＰＣ等の外部装置と通信を行う。
【００２３】
制御装置２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）並びにＲＡＭ（Random Access Memory）及び（Read Only Memory）等のメモリを含むマイクロコンピュータで構成されている。図２に示すように、制御装置２１は、プリンタ１内の各部と接続され、それらの動作を制御することができる。
【００２４】
制御装置２１は特に、ＣＰＵによってＲＯＭ内のプログラムを読み出して実行することで、トナー排出の要否を判断する排出時期判定部２１ａ、露光器４２を制御して静電潜像を描く描画制御部２１ｂ、現像装置５を動作させて現像を実行させる現像制御部２１ｃ、トナーセンサ８の検出結果から容器５ａ内のトナー量が一定の閾値を下回ったと判断すると、補給装置７を制御してトナー補給を実行させる補給制御部２１ｄ等として機能する。
【００２５】
（1-2）現像装置５
図３及び図４を参照して、現像装置５の構成について説明する。図３は現像装置５の要部構成を示す横断面図（現像装置５の短手方向における断面図）、図４は現像装置５の要部構成を示す縦断面図（現像装置５の長手方向における断面図）である。
【００２６】
図３及び図４に示すように、現像装置５は、容器５ａ、マグローラ５ｂ、現像ローラ５ｃ、ドクターブレード５ｄ、並びに撹拌ローラ５ｅ及び５ｆを備える。
【００２７】
容器５ａは、図３及び図４に示すように、その長手方向が感光体ドラム３の長手方向に沿って延びる形状であり、内部に非磁性トナー（以下、単に“トナー”という）と磁性キャリア（以下、単に“キャリア”という）とからなる２成分現像剤（以下、単に“現像剤”という）を収容する。容器５ａには、感光体ドラム３と対向する位置に吐出口５１が設けられる。吐出口５１は、容器５ａの長手方向に沿って、すなわち画像の幅方向に長く延びる形状である。また、容器５ａの長手方向における端部の一方には補給口５２が設けられる。補給口５２からは、補給装置７によって容器５ａ内部にトナーが送り込まれる。
【００２８】
マグローラ５ｂは、図３に示すように、容器５ａ内に、容器５ａの長手方向に延びる回転軸を中心に回転可能に設けられる。マグローラ５ｂは、その周方向に複数の磁極を有しており、表面にトナー及びキャリアからなる磁気ブラシを形成することができる。
【００２９】
現像ローラ５ｃは、現像部の一例であり、図３に示すように、マグローラ５ｂに対向するように、容器５ａ内で吐出口５１の近傍に配置される。現像ローラ５ｃも容器５ａの長手方向に延びる回転軸を中心に回転可能となっており、マグローラ５ｂにより表面が摺擦されることで、表面にトナー薄層が形成される。現像ローラ５ｃは、このトナー薄層によって吐出口５１から感光体ドラム３へトナーを供給することで、現像ローラ５ｃが対向する部分の静電潜像をトナー像として現像することができる。感光体ドラム３が回転することによって、静電潜像全体が現像される。
【００３０】
ドクターブレード５ｄは、図３に示すように、マグローラ５ｂの表面に付着した現像剤の穂切りを行う。
【００３１】
撹拌ローラ５ｅ及び５ｆは、図４に示すように、スパイラル形状の部材であり、容器５ａ内に、仕切壁５ｇを介してそれぞれ対向するように配置されている。撹拌ローラ５ｅ及び５ｆは、スパイラルの長手方向が容器５ａの長手方向に沿うように配置されており、スパイラルの長手方向に延びる回転軸を中心に回転することによって、容器５ａ内の現像剤を循環移動させる。
【００３２】
容器５ａにおける現像剤の移動の様子を、図５に模式的に示す。図５に示すように、現像剤は、撹拌ローラ５ｅ及び５ｆによって、容器５ａ内を循環移動する。具体的には、撹拌ローラ５ｅはマグローラ５ｂに対向するように配置されており、補給された新たなトナーを容器５ａ中で補給口５２とは逆側の端部へと、図４及び図５における右方向へ移動させる。撹拌ローラ５ｅによって容器５ａを上記逆側の端部へと移動した現像剤は、次に撹拌ローラ５ｆによって左方向へ移動する。この循環移動中に、補給口５２から補給された新たなトナーと古いトナーとが混ざり合う。このように、撹拌ローラ５ｅ及び５ｆは、現像剤を移動させる現像剤移動部として機能する。
【００３３】
（1-3）  トナー排出動作
さらに図６のフローチャートを参照して、プリンタ１におけるトナー排出動作について説明する。トナー排出とは、プリントジョブの実行とは別に、つまり非画像形成時に、感光体ドラム３上に静電潜像を描いてこれを現像することによって、容器５ａ内のトナーを容器５ａ外に排出することである。
【００３４】
図６に示すように、所定の条件が満たされると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、一連の動作が開始される。具体的には、前回のトナー排出からの印刷枚数、稼働時間、印刷した画像の濃度等に基づいて、排出時期判定部２１ａが、排出動作を実行すべきか否かを判定する。特に、濃度が低い画像を多く印刷したときなど、トナーの消費量が少ない状態で長時間が経過すると、容器５ａ内のトナー量が閾値以上を維持したままの状態が継続する。つまり、トナー補給が行われないために、古いトナーが新しいトナーと交換されない状態が継続する。このような状態が続くとトナーの劣化による画質の低下が発生しやすくなるので、トナー排出動作を行うことが好ましい。
【００３５】
トナー排出時には、描画制御部２１ｂが、図７に示す所定のパターンＥを露光器４２によって描画し（ステップＳ１２）、さらに現像制御部２１ｃが現像装置５にこのパターンＥを現像させることで（ステップＳ１３）、容器５ａ内のトナーを排出させる。
【００３６】
なお、トナー排出時に形成されたトナー像は、クリーニングローラ６によって感光体ドラム３上から除去される。トナー排出の実行又はその後のプリントジョブの実行によって容器５ａ内のトナー量が閾値を下回ると、補給制御部２１ｄは補給装置７によるトナー補給を実行する。つまり、トナー排出によって容器５ａ内のトナー量を減らすことで、トナー補給が可能となり、古いトナーが新しいトナーに交換される。
【００３７】
ステップＳ１２の描画パターンについて、図７及び図８を参照してより具体的に説明する。図７には、トナー排出前に最後に印刷された頁Ｐ１、トナー排出パターンＥ、及びトナー排出後に最初に印刷された頁Ｐ２を示す。図８（ａ）及び（ｂ）は容器５ａ内のトナー量を模式的に示す図面であり、（ａ）はトナー排出直後、（ｂ）はトナー排出後、頁Ｐ２が印刷されるときの状態を示す。
【００３８】
図７及び図８に示すように、トナー排出パターンＥは、第１領域Ｅａ及び第２領域Ｅｂを有する。
【００３９】
第１領域Ｅａは、感光体ドラム３上の描画可能な領域（描画領域）中、感光体ドラム３に対向する側の撹拌ローラ５ｅによる現像剤の搬送方向において下流側の端に位置する。また、第１領域Ｅａの幅Ｗは、容器５ａ中、現像（ステップＳ１３）によってトナー量が低下した領域（図８（ａ）中に点線で囲んだ白領域）が、現像（ステップＳ１３）終了から頁Ｐ２の現像開始までの時間Ｔ内に、感光体ドラム３に対向しない位置（図８（ｂ）に点線で囲んだ白領域）にまで移動できるように設定される。具体的には、撹拌ローラ５ｅ及び５ｆによる現像剤の搬送速度をＶ（現像剤の移動距離／時間）で表すと、Ｗ≦Ｖ×Ｔとなるように、幅Ｗが設定される。すなわち、幅Ｗはプリンタの性能に合わせて、適宜設定されるものであり、具体的な数値に限定されるものではない。本実施形態では、描画制御部２１ｂは、ＲＯＭ等の記憶媒体を有しており、幅Ｗは予めこの記憶媒体中に格納されているが、この他にも、描画制御部２１ｂが、時間Ｔ及び速度Ｖから幅Ｗを算出するようになっていてもよい。
【００４０】
第１領域Ｅａの画像濃度は、第２領域Ｅｂより高く設定されるが、具体的に限定されるものではなく、トナーの劣化の程度、トナー排出実行の頻度等に合わせて、適宜設定される。
【００４１】
第２領域Ｅｂは、第１領域Ｅａよりも、撹拌ローラ５ｅによる現像剤の搬送方向において上流側に位置する。第２領域Ｅｂの画像濃度は、第１領域Ｅａよりも低く、後述するように頁Ｐ２の印刷において濃度ムラを生じない程度であれば、特に限定されるものではない。第２領域Ｅｂの画像濃度は、例えばゼロであってもよいし、第１領域の数分の１程度に設定されていてもよい。
【００４２】
このように、トナー排出パターンＥが設定されていることによって、トナー排出後最初の画像形成における現像時に、マグローラ５ｂの長手方向において、マグローラ５ｂに接する現像剤中のトナー濃度に大きな偏りが生じにくい。そのため、トナー排出後最初の画像形成においても、画像濃度にムラが生じにくいという利点がある。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、描画制御部２１ｂ及び現像制御部２１ｃはトナー排出を実行する排出実行部として機能する。
【００４４】
また、トナーは現像剤の一部なので、トナー排出は現像剤排出であるともいえる。このように、「トナー」と「現像剤」とは厳密に区別されるものではない。
【００４５】
（比較例）
比較例では、トナー排出時のトナー排出パターンが異なる以外は、第１実施形態と同様の処理が行われる。
【００４６】
図９に、トナー排出前、最後に印刷された頁Ｐ１、トナー排出パターンＥ、及びトナー排出後、最初に印刷された頁Ｐ２を示す。図１０（ａ）及び（ｂ）は容器５ａ内のトナー量を模式的に示す図面であり、（ａ）はトナー排出直後、（ｂ）はトナー排出後、頁Ｐ２が印刷されるときの状態を示す。
【００４７】
図９に示すように、比較例において、トナー排出時の排出パターンは、描画可能な領域の幅方向全体に渡って一様な濃度のパターンＥ’となっている。つまり、図１０（ａ）に示すように、トナー排出直後には、マグローラ５ｂの長手方向において、マグローラに接する現像剤のトナー量一様に低下する。その後、次の頁Ｐ２の画像を現像するときには、トナー量が低下した領域（図１０（ａ）中に点線で囲んだ白領域）は［Ｖ×Ｔ］で表される距離だけ移動しているが、マグローラ５ｂに接する位置、すなわち感光体ドラム３に対向する位置には、まだこの領域が残っている（図１０（ｂ））。
【００４８】
それゆえ、図９に示すように、頁Ｐ２の画像中、特に現像再開直後には、画像濃度の低い箇所が生じ、画像濃度にムラが生じやすい。
【００４９】
〔２〕その他の実施形態
（ａ）第１〜第３実施形態においては、画像形成装置の一例としてカラープリンタを挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の画像形成装置、例えば、カラー／モノクロの複写機、ファクシミリ装置、及び複合機等に適用可能である。
【００５０】
（ｂ）第１〜第３実施形態においては、制御装置２１の各機能部はソフトウェアによって実現されるものとしたが、各機能部の少なくとも一部をハードウェアにより実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリンタ１の要部構成を示す断面図である。
【図２】プリンタ１の要部構成を示すブロック図である。
【図３】プリンタ１の現像装置５の要部構成を示す横断面図である。
【図４】現像装置５の要部構成を示す縦断面図である。
【図５】図４と同断面における現像装置５内での現像剤の流れを示す模式図である。
【図６】トナー排出動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態において、トナー排出前に最後に印刷された頁Ｐ１、トナー排出パターンＥ、及びトナー排出後に最初に印刷された頁Ｐ２を示す。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態における容器５ａ内のトナー量を模式的に示す図面であり、（ａ）はトナー排出直後、（ｂ）はトナー排出後、頁Ｐ２が印刷されるときの状態を示す。
【図９】比較例おいて、トナー排出前に最後に印刷された頁Ｐ１、トナー排出パターンＥ、及びトナー排出後に最初に印刷された頁Ｐ２を示す。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は比較例における容器５ａ内のトナー量を模式的に示す図面であり、（ａ）はトナー排出直後、（ｂ）はトナー排出後、頁Ｐ２が印刷されるときの状態を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１      プリンタ
２      画像形成部
３      感光体ドラム
４１    帯電器
４２    露光器
５      現像装置
５１    吐出口
５ａ    容器
５ｂ    マグローラ
５ｃ    現像ローラ
５ｅ、５ｆ  撹拌ローラ
Ｐ１、Ｐ２  印刷頁
Ｅ、Ｅ’  排出パターン
【図１】
2010107646.tif 000003
【図２】
2010107646.tif 000004
【図３】
2010107646.tif 000005
【図４】
2010107646.tif 000006
【図５】
2010107646.tif 000007
【図６】
2010107646.tif 000008
【図７】
2010107646.tif 000009
【図８】
2010107646.tif 000010
【図９】
2010107646.tif 000011
【図１０】
2010107646.tif 000012