(57)【要約】【課題】  反転トナーが現像装置の蓄積されることに起因する画像不良を、ユーザ待たせることなく防止する。【解決手段】  画像形成終了後の後回転時に、反転トナー吐き出しモードを行う。このとき現像スリーブに印加するＶＤ電位を、作像時の−４００Ｖから−２００Ｖにして反転トナーを感光ドラムに向けて移動させるための電界強度を強める。また、反転トナー吐き出しモードの時間を、前回の反転トナー吐き出しモード実行時からの、トナーの消費量が多いほど、又は現像スリーブの積算回転数が多いほど、又は画像形成枚数が多いほど長く設定することで、必要最小限に設定して、確実かつ効率的にモードを実行する。【選択図】      図２
2006119309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像をトナーで現像する現像装置と、画像形成時に現像される正規トナーとは逆極性の反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に吐き出す反転トナー吐き出しモードを制御する制御装置とを備えた画像形成装置において、
前記制御装置は、
前記反転トナー吐き出しモード時に、前記帯電装置、前記露光装置、前記現像装置のうちの少なくとも１つの出力を変更して、前記反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に移動させるための電界強度を強め、
前記反転トナー吐き出しモードを行う時間長さを、画像形成装置の使用状況に基づいて設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御装置は、トナーの消費量が多いほど、又は前記現像装置の現像剤担持体の積算回転数が多いほど、又は画像形成枚数が多いほど、前記反転トナー吐き出しモードの時間を長く設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記反転トナー吐き出しモードを画像形成終了後の後回転時に行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御装置によって設定された時間が、前記現像剤担持体の１周分に満たない場合には、前記反転トナー吐き出しモードは前記現像剤担持体の１周分は行う、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御装置によって設定された時間が、あらかじめ設定された反転トナー吐き出しモードの効果を発揮する最長時間よりも長い場合には、その最長時間で前記反転トナー吐き出しモードを終了する、
ことを特徴とする請求項２ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーの消費量は、前記現像装置の対するトナーの補給量、又は画像形成する際の画像データに基づいて推定する、
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記反転トナー吐き出しモード時に、現像装置に印加する現像バイアスの交流成分の周波数を変更する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項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、静電的に画像を形成するプリンタ，複写機，ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、現像装置で使用される現像剤（トナー）の電荷の分布を示す。例えば、ネガ帯電したネガトナーが正規トナー（画像形成時に現像に供されるトナー）である場合でも、このトナーの中には、ポジ帯電した反転トナーが存在する。
【０００３】
一般には、トナーは、摺擦による摩擦により帯電させることが多い。反転トナーは、現像装置の現像スリーブの回転によりトナーが摺擦されると一定の確率で発生し、また新しいトナーが摺擦部に供給されるとそのトナーの中で新に反転トナーが発生する。こうして発生した反転トナーが現像装置内に蓄積されると、静電潜像の現像時に、ラインの周りトナーが飛び散るサテライトと呼ばれる現象や、ベタ画像部の搬送方向先端側に影ができるシャドーイング、また長期的な濃度低下、さらには白地部がグレーになるかぶりと呼ばれる画像不良が発生することがある。
【０００４】
特許文献１には、この反転トナーを現像装置内から排出するための反転トナー吐き出しモードについて記載されている。
【０００５】
図７に示すように、反転トナー吐き出しモードは、例えば現像スリーブに印加する現像バイアスのＤＣ成分を、作像時（画像形成時）よりも白地部との電位差をとる方向にシフトさせる。このように、ポジ帯電した反転トナーが白地部へ飛翔する方向の電界強度を高めることで、現像装置内の反転トナーを感光ドラム上へ現像しやすくすることができる。このように反転トナーを一定時間感光ドラムへ移動させることで、上述の画像不良の発生を防止しつつ、画像を出力しつづけることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１９５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、反転トナー吐き出しモードは、連続するジョブ中の転写材と転写材との間（いわゆる紙間）、又は反転トナー吐き出しモード以外の調整モードと合わせてあらかじめ定められた所定時間に行っていた。
【０００８】
しかしながら、紙間の時間は、特に近年のデジタル電子写真画像形成装置においては、現像スリーブが１周する時間よりも短い場合が多い。このため、紙間で行う場合には、現像スリーブ表面の周方向の一部分にて電界強度を変更して反転トナーを現像するため、紙間以外の画像域にて吐き出した部分に吐き出しゴーストと呼ばれるスジが出てしまうという問題がある。また、紙間で現像スリーブ１周分の反転トナー吐き出しモードを行うと紙間が長くなり、単位時間当たりの出力枚数である生産性が落ちてしまう。
【０００９】
一方、調整モードと合わせて行う場合には、所定枚数おきに調整モードを行う構成においては反転トナー吐き出しモードのために調整モードの時間が延び、所定時間（通常数十秒）ユーザ待たせてしまうことになる。なお、反転トナー吐き出しモード以外の調整を行わない構成においては、反転トナー吐き出しモードのためだけにユーザを待たせてしまう。
【００１０】
本発明は、必要最小限の時間で、反転トナーを確実にかつ効率的に移動させることができ、したがって現像装置に反転トナーが蓄積されることに起因する画像不良を、ユーザを極力待たせることなく防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像をトナーで現像する現像装置と、画像形成時に現像される正規トナーとは逆極性の反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に吐き出す反転トナー吐き出しモードを制御する制御装置とを備えた画像形成装置において、前記制御装置は、前記反転トナー吐き出しモード時に、前記帯電装置、前記露光装置、前記現像装置のうちの少なくとも１つの出力を変更して、前記反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に移動させるための電界強度を強め、前記反転トナー吐き出しモードを行う時間長さを、画像形成装置の使用状況に基づいて設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、反転トナー吐き出しモード時に電界強度を強めることにより、現像装置から像担持体への反転トナーの移動を促進することができる。また、反転トナー吐き出しモードを行う時間長さを、画像形成装置の使用状況に基づいて設定することにより、必要最小限の時間で、反転トナーを確実にかつ効率的に移動させることができる。これにより、現像装置に反転トナーが蓄積されることに起因する画像不良を、ユーザを極力待たせることなく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、同図はその主要部の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【００１５】
図１に沿って、画像形成装置全体の構成の概略を説明する。
【００１６】
同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は画像形成装置本体（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転可能に支持されている。
【００１７】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写帯電器（転写手段）５、分離帯電器（分離手段）６、クリーニング装置（クリーニング手段）７、前露光器（前露光手段）８が配設されている。そして、感光ドラム１の回転方向に沿っての露光装置３の下流側でかつ現像装置４の上流側には、感光ドラム表面の電位を検知する電位センサ（電位検知手段）９が、また現像装置４の下流側でかつ転写帯電器５の上流側には、トナー像のトナーの載り量を検知するトナー載り量センサ１０がそれぞれ感光ドラム１表面に対向するように配設されている。これら電位センサ９、トナー載り量センサ１０の出力は、制御装置（ＣＰＵ）１１に送られる。また、上述の一次帯電器２には、制御装置１１によって制御される帯電バイアス印加電源１２が接続されている。
【００１８】
さらに、トナー像（画像）が形成される記録媒体としての転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）の搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿っての転写帯電器５の上流側には，転写材Ｐを給紙し、また搬送する給搬送手段（例えば、給紙カセット、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ）（いずれも不図示）が配設されている。転写材Ｐの搬送方向に沿っての分離帯電器６の下流側には、定着ローラ１３、加圧ローラ１４を有する定着装置（定着手段）１５が配設されている。
【００１９】
つづいて、上述構成の画像形成装置の動作の概略を説明する。
【００２０】
上述の画像形成装置において、画像形成時には、感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２１】
感光ドラム１表面は、帯電バイアス印加電源１２により帯電バイアスが印加された一次帯電器２によって所定の極性・電位に一様に（均一に）帯電される。帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３によって画像情報に基づいた光照射がなされ、光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４に現像バイアスが印加されることにより、現像部Ｄにおいて、電荷を有するトナーが付着されトナー像として現像される。
【００２２】
こうして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転によって感光ドラム１と転写帯電器５との間の転写部Ｔに到達する。このトナー像が転写部Ｔに到達するタイミングに合わせて、転写材Ｐが給搬送手段により転写部Ｔに供給される。そして、転写帯電器５にトナー像と逆極性の転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム１上のトナー像は、転写材Ｐ上に静電的に転写される。
【００２３】
トナー像転写後の転写材Ｐは、分離帯電器６に分離バイアスが印加されることにより、感光ドラム１表面から分離される。転写材Ｐが分離された感光ドラム１は、上述の転写時に転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置７によって除去され、さらに前露光器８により、表面に残った電荷が除去されて次の画像形成に供される。
【００２４】
一方、感光ドラム１表面から分離された転写材Ｐは、定着装置１５に搬送され、定着ローラ１３と加圧ローラ１４との間を通過する際に、加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、画像形成装置本体（不図示）の外部に排出される。これにより、１枚の転写材Ｐに対する画像形成が終了する。
【００２５】
上述の画像形成装置には、上述の電位センサ９、トナー載り量センサ１０を含む、種々のセンサが配設されている。例えば転写材Ｐの位置を検知するセンサ、各部材や機器の動作及びそのタイミングを検知するセンサ、各部材や機器に印加される電圧及びそのタイミングを検知するセンサ、各部材や機器の温度を検知する温度センサ、各部材や機器近傍の雰囲気の温湿度を検知する温湿度センサ（環境センサ）などが、必要に応じて適宜な位置に配設されている。これらのセンサの検知結果は上述の制御装置１１に送られる。そして、制御装置はその検知結果に基づいて、各部材や機器の動作の速度やタイミング、電圧の大きさや印加タイミングを制御している。
【００２６】
本実施の形態で使用した感光ドラム１は、ネガ帯電のＯＰＣ（有機感光体）ドラムである。この感光ドラム１表面を一次帯電器２によってマイナスに帯電し、露光装置３のレーザ光の照射によって露光部の電荷を除去するイメージ露光を行って静電潜像を形成する。そして、現像装置４によって露光部にマイナス極性のトナー（正規トナー）を付着させて現像する反転現像を行う。つまり、レーザ光によってイメージ露光された部分が、トナーが付着されて黒地部となる。具体的には、白地部となる帯電部電位ＶＤ（暗部電位）が−６００Ｖ、黒地部となる露光部電位ＶＬ（明部電位）が−１００Ｖ、現像装置４の現像スリーブ（現像剤担持体）４ａ（図１参照）に印加される現像バイアス（ＤＣ電圧）が−４００Ｖであり、現像に使用される現像剤は、ネガ帯電トナーである。また、感光ドラム１の回転スピードであるプロセススピードは２００ｍｍ／ｓｅｃであり、現像装置４の現像スリーブ４ａの直径が３０ｍｍ、現像スリーブ４ａの回転速度は対感光ドラム比１５０％の３００ｍｍ／ｓｅｃである。これらの条件により、画像形成装置全体としては、１分間にＡ４サイズの転写材Ｐで、４０枚の作像（画像形成）が可能である。
【００２７】
また、本実施の形態では、反転トナー吐き出しモードを有する。この反転トナー吐き出しモードは、反転トナー（上述の正規トナーとは極性が逆のトナー：本実施の形態ではプラスのトナー）を現像スリーブ４ａから感光ドラム１に向けて飛ばすためのモードであり、このモードにおいては、現像スリーブ４ａに印加するＤＣ電圧を−２００Ｖにしている。反転トナー吐き出しモードを行うタイミングは、作像終了後（画像形成終了後）の後回転時である。
【００２８】
図２に作像開始から後回転までの概略のタイミングチャートを示す。ジョブ開始と同時に帯電バイアス印か電源１２により帯電を開始し、感光ドラム１表面の白地部電位が−６００Ｖとなるようにする。同時に現像バイアスを作像現像電位−４００Ｖに設定する。つづいて、露光装置３により帯電後の感光ドラム１表面を露光して静電潜像を形成する。この露光部は、現像装置４によって正規トナーが付着されてトナー像となる。このときの露光部電位（黒地部電位）は−１００Ｖとなる。
【００２９】
作像終了後の後回転時に反転トナー吐き出しモードを実行する。感光ドラム１表面は、白地部電位である−６００Ｖである。反転トナー吐き出しモード時には、図３に示すように、現像バイアスである反転現像電位を、通常の作像現像電位の−４００Ｖから、−２００Ｖに引き上げる。これにより、反転トナーを現像スリーブ４ａから感光ドラム１表面に移動させるための電界強度が増加する。この結果、現像スリーブ４ａ上の反転トナーが感光ドラム１上に移動して、感光ドラム１表面に付着する。最後に帯電、現像バイアスをともに停止してジョブが終了する。
【００３０】
今、ユーザがＡ４サイズの画像を４０枚の転写材Ｐに作像した場合を例に説明する。この間、現像スリーブ４ａの回転数は１９０回転であった。また、この間に補給したトナー量は２ｇであったことから、消費されたトナー量も２ｇ（Ａ４、１枚当たり５０ｍｇ）であったと推定される。ここで、現像スリーブ４ａの回転数とトナー消費量とは比例関係にあり、またトナー消費量が多いほど反転トナーが増加すると考えられる。これらの関係から、現像スリーブ４ａｂの回転数と、反転トナーを吐き出しきるのに必要な時間との関係を実験によって調べたところ、図４に示すような関係となった。図４の横軸、縦軸はそれぞれ現像スリーブ回転数、反転トナーを吐き出しきるのに必要な時間である。
【００３１】
同図の関係から上述の例では、現像スリーブ４ａの回転数が１９０回転であったので、この場合には、５０ｍｓｅｃの反転トナー吐き出しモードを実施する。また、別の例として、Ａ３サイズの画像を４０枚の転写材Ｐに作像した場合には、現像スリーブ４ａの回転数は３８０回転であり、消費された現像剤は４ｇ（Ａ４の場合の２倍）と推定されたため、反転トナー吐き出しモードを１００ｍｓ行う。以上の結果から、例えば、上述とは異なり、Ａ４サイズの画像を４０枚の転写材Ｐに作像したときに消費されたトナー量が４ｇと推定された場合には（Ａ４、１枚当たり１００ｍｇ）、８０ｍｓｅｃの反転トナー吐き出しモードを実行するようにする。
【００３２】
以上説明したような反転トナー吐き出しモードを行うことにより、必要最小限の時間で反転トナーを現像装置内から排出することができ、ユーザを無駄に待たせることなく、正常な画像を出力しつづけることができる。
【００３３】
また、以上の説明では、図３に示すように、反転トナーを吐き出させる際に、現像スリーブ４ａに印加するＤＣ成分を変更して反転トナーを移動させるための電界強度を増加させたが、ＡＣ成分を用いる現像の場合においては、そのデューティー比や、波形を変更することで電界強度を増加させるようにしてもよい。
【００３４】
また、以上の説明では、現像装置４に補給したトナー量から消費したトナー量を推定したが、これに代えて、レーザ露光を行った積算時間（画像データの量）などから黒地部を見積もって反転トナー吐き出しモードを実行する際の時間を設定してもよい。また、あらかじめ転写材Ｐの１枚当たりの平均トナー消費量を、例えばＡ４サイズは５０ｍｇ、Ａ３サイズは１００ｍｇというように、転写材Ｐのサイズごとに想定しておき、使用した転写材Ｐの枚数、サイズに応じて反転トナー吐き出しモードの時間を設定するようにしてもよい。このように反転トナー吐き出しモードの時間を、トナー補給量やレーザ露光を行った積算時間から求めるようにすれば、さらに精度の高い時間設定を行うことができる。
【００３５】
また、反転トナー吐き出しモードの時間は、前回の反転トナー吐き出しモードを行った後の、現像スリーブの積算回転数が多いほど、又は画像形成枚数が多いほど長く設定するようにするとよい。すなわち反転トナー吐き出しモードの時間は、現像装置４に蓄積されている反転トナーの量が多いほど長く設定するとよい。上述のトナーの消費量や、現像スリーブの回転や、画像形成枚数は、反転トナー量の多寡を推察する際のパラメータとなる。
【００３６】
本実施の形態によると、反転トナー吐き出しモードを画像形成終了後の後回転時に、必要最小限の時間で課確実にかつ効率的に実行することができるので、静電潜像の現像時に、ラインの周りトナーが飛び散るサテライトと呼ばれる現象や、ベタ画像部の搬送方向先端側に影ができるシャドーイング、また長期的な濃度低下、さらには白地部がグレーになるかぶり、などの画像不良を、ユーザを待たせることなく防止することができる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、反転トナー吐き出しモードの最短時間、最長時間を規定している。同図の横軸、縦軸はそれぞれ作像枚数、反転トナーを吐き出しきるのに必要な時間を示す。この点を図５を参照して説明する。本実施の形態における画像形成装置の構成については、上述の実施の形態１と同様である。
【００３８】
反転トナー吐き出しモードにおいては、通常の画像形成時とは異なる状態にするため、反転トナー吐き出しモードを現像スリーブ４ａの１周分よりも短い時間で行った場合には、その行った範囲のみ現像スリーブ４ａ上のトナーの状態が変わる。このため、この状態で次の画像形成を行うと、画像上にスジがでる場合がある。また、現像スリーブ４ａの１周分よりも短い場合には、長期間にわたって、現像スリーブ４ａ上の周方向のある特定位置の反転トナーが吐き出されない場合がある。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、算出された吐き出しモードの時間が現像スリーブ４ａの１周分の時間に満たない場合には、反転トナー吐き出しモードを必ず現像スリーブ４ａの１周分は行うようにする。
【００４０】
図５に示すように、例えば、実施の形態１同様の構成において、Ａ４サイズの画像を４０枚の転写材Ｐにコピーし、算出された吐き出しモードの時間が５０ｍｓｅｃであった場合でも、現像スリーブ４ａの１周にかかる時間が３１４ｍｓｅｃ（＝３０×π／（２００×１５０））であるので、少なくとも３１４ｍｓｅｃの反転トナー吐き出しモードを行う。１０００枚コピーされた場合には、１２５０ｍｓｅｃ（＝１０００／４０×５０）の反転トナー吐き出しモードを行う。
【００４１】
また、現像装置４内に蓄積される反転トナーの量には限界があるため、所定時間以上、反転トナー吐き出しモードを行っても効果がなく、ユーザを待たせる時間が延びるだけである。
【００４２】
そこで、本実施の形態においては、１０秒以上は効果が無いため、例えばＡ４サイズを１００００枚コピーされた場合、算出される吐き出しモード時間は１２．５ｓｅｃであるが、１０ｓｅｃ間のみ反転トナー吐き出しモードを行う。以上の理由により、１枚当たりの消費量が違う場合においても、吐き出しモードの最短時間、及び最長時間は一定の時間で規定される。
【００４３】
以上のように、反転トナー吐き出しモードは、最短でも現像スリーブ４ａの１周分行うことで、画像にスジが発生することを抑制し、かつ現像スリーブ４ａ上の周方向のどの位置においても反転トナーを吐き出すことができる。また、反転トナー吐き出しモードの最長時間を定めることで、無駄にユーザを待たせることなく、反転トナーを確実に現像装置４から排出することができる。
【００４４】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、反転トナー吐き出しモード時に、現像バイアスを変更している。なお、本実施の形態における画像形成装置の構成については、上述の実施の形態１と同様である。
【００４５】
画像形成時に現像スリーブ４ａに印加する現像バイアスのＡＣ成分の周波数は２．５ｋＨｚである。これに対し反転トナー吐き出しモード時には、２．０ｋＨｚに変更する。周波数を低くすることで、確実に感光ドラム１へ反転トナーを引き付け、例えば２．５ｋＨｚであれば反転トナー吐き出しモードが５秒必要な場合でも、２．０ｋＨｚにすると４秒で良いというように、より効率的に排出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用することができる画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】反転トナー吐き出しモードを行う際のタイムチャートである。
【図３】反転トナー吐き出しモード時の電界強度の変更を説明する図である。
【図４】現像スリーブの回転数と反転トナーを吐き出しきるのに必要な時間との関係を示す図である。
【図５】作像枚数（画像形成枚数）と反転トナーを吐き出しきるのに必要な時間との関係を示す図である。
【図６】トナーの単位質量当たりの電荷の分布を説明する図である。
【図７】従来の、反転トナー吐き出しモード時の電界強度の変更を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１          感光ドラム（像担持体）
２          一次帯電器（帯電装置）
３          露光装置
４          現像装置
４ａ        現像スリーブ（現像剤担持体）
１１        制御装置（ＣＰＵ）
【図１】
2006119309.tif 000003
【図２】
2006119309.tif 000004
【図３】
2006119309.tif 000005
【図４】
2006119309.tif 000006
【図５】
2006119309.tif 000007
【図６】
2006119309.tif 000008
【図７】
2006119309.tif 000009