(57)【要約】【課題】起動、停止時の感光体上への余分なトナー消費を減らす。【解決手段】プリンタＣＰＵは、起動または停止時において、感光体ドラム上のトナー付着幅を反射率センサで検知して予め設けられた基準値と比較し、基準値よりトナー付着幅が大きい場合、現像バイアスの切り換えタイミングをトナー付着量（幅）が少なくなるように変える。【選択図】    図３
2005017499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に形成された静電潜像を、現像器のトナーを用いて現像し、画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体の回転起動時、または回転停止時に、前記現像器の現像バイアスの極性を切り換えることにより生じる前記感光体へのトナー付着量を制御する第１の制御手段と、
この第１の制御手段の制御で生じる前記感光体表面のトナー付着量を検知する検知手段と、
この検知手段で検知されたトナー付着量と予め定められた基準値とを比較し、前記トナー付着量が基準値を超えていた場合に前記第１の制御手段による現像バイアスの極性の切り換えタイミングを変更する制御を行う第２の制御手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体に形成された静電潜像を、現像器のトナーを用いて現像し、画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体の回転起動時、または回転停止時に、前記現像器の現像バイアスの極性を切り換えることにより生じる前記感光体へのトナー付着量を制御する第１の制御手段と、
前記感光体の回転起動時、または回転停止時に前記感光体の表面電位の立上り、または立下りのタイミングを検知する検知手段と、
この検知手段の検知結果に応じて、前記第１の制御手段による現像バイアスの極性の切り換えタイミングを変更する制御を行う第２の制御手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体に形成された静電潜像を、現像器のトナーを用いて現像し、画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体の回転起動時、または回転停止時に、前記現像器の現像バイアスの極性を切り換えることにより生じる前記感光体へのトナー付着量を制御する第１の制御手段と、
前記感光体で静電潜像を形成するドット数を計測する計測手段と、
前記現像器にトナーを供給する供給手段と、
前記計測手段で計測されたドット数から前記供給手段で供給されるトナー量を演算する演算手段と、
この演算手段で演算されたトナー量と前記供給手段で供給されたトナー量と比較し、前記供給手段で供給されたトナー量の方が多い場合、前記第１の制御手段による現像バイアスの極性の切り換えタイミングを変更する制御を行う第２の制御手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反転現像方式を用いて画像を形成する電子写真装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反転現像方式を用いる電子写真装置においては、主に印字動作時及び電源オン後のプレラン時、感光体と現像ローラの起動回転直後で感光体上に電位の乗っていない部分への余分なトナー付着防止のための制御を行っている。このような制御は、例えば、起動回転直後から現像ローラに通常の現像バイアスと逆極性の電圧を印加し、帯電の付与された感光体部分が現像ローラ対向部に到達する時に現像バイアスを通常の極性に切り換えている。
【０００３】
停止時にも同様の理由により、現像バイアスの極性の切り換えを行っている。
【０００４】
この切り換えタイミングは、現像器や感光体のトルクやギアの噛み合わせ等、さまざまな要因によりばらつきが生じる。起動時を例にすると、現像バイアスの極性切り換えタイミングが遅れると感光体上に現像剤（特にキャリア粒子）の付着という不具合を生ずる。そのため、通常は、タイミング切り換えのばらつきを考慮している。すなわち、現像バイアスの極性切り換えのタイミングを早くしてトナーを感光体に付着させ、感光体上に現像剤（特にキャリア粒子）が付着しないようにしている。
【０００５】
これらは、出力画像の前後（複数枚印字の時は一枚目の印字前と最終印字紙の印字後）に行われるため、印字紙上に現れることは無く、感光体上に付着しているトナーは感光体長手方向に数ミリメートル程度の帯状である。
【０００６】
上述した通り、起動、停止時に紙上に出ないトナー消費が行われている。
【０００７】
しかしながら、原稿や出力画像の印字率が低い場合、あるいは通紙の間欠度合が低い場合（１〜数枚の少数枚出力が多い、小サイズ紙の割合が多い等）は、出力画像上のトナー消費に比べ、起動、停止時のトナー消費が多くなる。そのため、所望のトナー量で所望の枚数の出力画像が得られない、廃トナーボックスが所定のライフに到達する前に満杯になってしまう等の不具合を発生させることがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、起動、停止時に紙上に出ないトナー消費が行われているが、原稿や出力画像の印字率が低い場合、あるいは通紙の間欠度合が低い場合は、出力画像上のトナー消費に比べ、起動、停止時のトナー消費が多くなるという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明は、起動、停止時の感光体上への余分なトナー消費を減らす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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像形成装置は、感光体に形成された静電潜像を、現像器のトナーを用いて現像し、画像を形成する画像形成装置において、前記感光体の回転起動時、または回転停止時に、前記現像器の現像バイアスの極性を切り換えることにより生じる前記感光体へのトナー付着量を制御する第１の制御手段と、この第１の制御手段の制御で生じる前記感光体表面のトナー付着量を検知する検知手段と、この検知手段で検知されたトナー付着量と予め定められた基準値とを比較し、前記トナー付着量が基準値を超えていた場合に前記第１の制御手段による現像バイアスの極性の切り換えタイミングを変更する制御を行う第２の制御手段とから構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、この発明の画像形成装置に係る電子写真装置の概略構成を示すものである。この電子写真装置は、全体の制御を司る主制御部１、原稿の画像を読み取るスキャナ部２、画像データに基づいて画像を形成する画像形成部としてのプリンタ部３、及び各種の操作が行われる操作パネル４とから構成されている。
【００１３】
主制御部１のメインＣＰＵ１１には、スキャナ部２のスキャナＣＰＵ１２、プリンタ部３のプリンタＣＰＵ１３、及び操作パネル４のパネルＣＰＵ１４とが接続されている。
【００１４】
図２は、プリンタ部３における主要な画像形成部の概略構成を示すものである。すなわち、プリンタ部３は、装置本体のほぼ中央に配設された像担持体としての回転自在な感光体ドラム３０を有している。感光体ドラム３０の周面は、図示しないレーザ露光装置からのレーザ光により露光され、所望の静電潜像が形成される。
【００１５】
感光体ドラム３０の周囲には、ドラム周面を所定の電荷に帯電させる帯電チャージャ３１、感光体ドラム３０周面上に形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを供給して所望の画像濃度で現像する現像器３２、図示しない用紙カセットから給紙された被転写材、つまり、コピー用紙を感光体ドラム３０から分離させるための剥離チャージャ３３を一体に有し、感光体ドラム３０に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写させる転写チャージャ３４、感光体ドラム３０周面からコピー用紙Ｐを剥離する剥離爪３５、感光体ドラム３０周面に残留したトナーを清掃する清掃装置３６、及び感光体ドラム３０周面を除電する除電器３７が順に配置されている。
【００１６】
現像器３２は、後述する現像バイアスが印加される現像ローラ３８、トナーを補給するトナー補給装置３９、及びトナー濃度を検知する濃度センサ４０を有している。
【００１７】
また、詳しくは後述するが、感光体ドラム３０の表面の反射率を検知する反射率センサ４１が、剥離チャージャ３３と剥離爪３５との間に設けられている。
【００１８】
また、詳しくは後述するが、感光体ドラム３０の表面電位を検知する表面電位センサ４２が、帯電チャージャ３１と現像器３２との間に設けられている。
【００１９】
図３は、プリンタ部３の制御系の概略構成を示すものである。
【００２０】
プリンタ部３は、プリンタＣＰＵ１３、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、感光体制御部５３、定着制御部５４、現像制御部５５、レーザドライバ５６、ポリゴンモータドライバ５７、紙搬送装置５８、及びオプション制御部５９とから構成されている。
【００２１】
プリンタＣＰＵ１３は、プリンタ部３の全体を制御する。
【００２２】
ＲＯＭ５１は、制御プログラム等が記憶されている。
【００２３】
ＲＡＭ５２は、データ記憶用のメモリである。
【００２４】
感光体制御部５３は、感光体ドラム３０の回転等を制御する。
【００２５】
定着制御部５４は、図示しない定着装置を制御する。
【００２６】
現像制御部５５は、現像器３２を制御する。
【００２７】
レーザドライバ５６は、図示しない半導体レーザによる発光をオン／オフ制御する。
【００２８】
ポリゴンモータドライバ５７は、図示しないレーザユニットのポリゴンモータの回転を制御する。
【００２９】
紙搬送装置５８は、図示しない搬送路による用紙の搬送を制御する。
【００３０】
オプション制御部５９は、図示しないフィニッシャ等のオプションを制御する。
【００３１】
レーザドライバ５６には、印字したドット数をカウントする画素カウンタ６０が設けられている。
【００３２】
また、プリンタＣＰＵ１３には、上述した濃度センサ４０、反射率センサ４１、及び表面電位センサ４２とが接続されている。
【００３３】
図４は、起動時における現像ローラ３８の現像バイアスの極性切り換えタイミングを示すものである。図中、Ｖｂが現像バイアスを示し、Ｖｏが帯電（電圧）を示し、ａがトナー付着発生領域を示している。トナー付着発生領域ａにより、実際の感光体ドラム３０上の長手方向にトナー帯のようなトナー付着幅が発生する。
【００３４】
現像バイアスＶｂは、感光体ドラム３０の回転開始時に「＋１５０Ｖ」であり、「−５５０Ｖ」に極性を切り換えるタイミングにより、トナー付着発生領域ａが発生する。すなわち、プリンタＣＰＵ１３は、トナー付着幅を現像剤付着がなく最小になるよう、図４に示す現像バイアスの極性切り換えの立上りタイミングを可変する。なお、停止時は、逆に立下りタイミングとなる。
【００３５】
このような動作制御により、トナー付着量（幅）を少なくすることで不具合の発生を最小限にすることができる。
【００３６】
図５は、起動時における現像バイアスＶｂの極性切り換えが帯電Ｖｏより遅い場合を示す。この場合、現像剤付着発生領域ｂが発生する。この現像剤付着発生領域ｂは、上述したように現像剤、特にキャリア粒子の付着という不具合が生じるので避けなければならない。
【００３７】
そこで、図４に示すようにトナー付着発生領域ａを最小限にする制御が行われる。
【００３８】
次に、このような構成において、第１実施例における反射率センサ４１を用いた動作を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３９】
まず、プリンタＣＰＵ１３は、起動または停止時において、感光体ドラム３０上のトナー付着の幅を反射率センサ４１で検知する（ＳＴ１）。
【００４０】
プリンタＣＰＵ１３は、この検知されたトナー付着幅と予め設けられた基準値とを比較する（ＳＴ２）。
【００４１】
比較した結果、基準値よりトナー付着幅が小さい場合、プリンタＣＰＵ１３は、現像バイアスの切り換えタイミングを変えず（ＳＴ３）、制御を終了する。
【００４２】
また、比較した結果、基準値よりトナー付着幅が大きい場合、プリンタＣＰＵ１３は、現像バイアスの切り換えタイミングをトナー付着量（幅）が少なくなるように変え（ＳＴ４）、ステップＳＴ１に戻る。
【００４３】
図７は、現像バイアスの立上りタイミングによるトナーまたは現像剤付着幅を示すものである。タイミング時間ｔ１ではトナー付着幅が５ｍｍとなり、タイミング時間ｔ３ではトナー付着幅が３ｍｍとなり、タイミング時間ｔ４ではトナー付着幅が１ｍｍとなり、タイミング時間ｔ５ではトナー付着幅が０ｍｍとなり、タイミング時間ｔ６では現像剤付着幅が１ｍｍとなり、タイミング時間ｔ８では現像剤付着幅が３ｍｍとなる。
【００４４】
なお、本第１実施例では、現像バイアスＶｂの極性切り換えの立上り、立下りタイミングを可変とする動作としたが、感光体ドラムの帯電Ｖｏの立上り、立下りタイミングを可変とする動作との組み合わせでも良く、また、感光体ドラムの帯電Ｖｏの立上り、立下りタイミングの可変のみでも良く、同様の効果を得ることができる。
【００４５】
次に、第２実施例について説明する。
【００４６】
第２実施例においては、図２に示した感光体ドラム３０の表面電位を検知する表面電位センサ４２を用いる。
【００４７】
プリンタＣＰＵ１３は、表面電位センサ４２を用いて、起動時には感光体ドラム３０の表面電位の立上り、停止時には感光体ドラム３０の表面電位の立下りタイミングを検知する。
【００４８】
そして、プリンタＣＰＵ１３は、第１実施例と同様に、現像バイアスの極性切り換えの立上り、立下りタイミングを感光体ドラム３０上のトナー付着が最小になるよう制御する。
【００４９】
次に、第３実施例について説明する。
【００５０】
第３実施例では、画素カウンタ６０で印字したドット数をカウントし、トナー補給装置３９のトナー補給回数（トナー消費量）をカウントする。
【００５１】
図８は、画素カウンタ６０のカウント数を印字率に換算した値と１枚当たりのトナー消費量の関係を示すものである。例えば、印字率６％ではトナー消費量が３０ｍｇ／枚であり、印字率１２％ではトナー消費量が６２ｍｇ／枚であり、印字率１８％ではトナー消費量が９６ｍｇ／枚である。
【００５２】
次に、このような構成において、第３実施例における動作を図９のフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
まず、プリンタＣＰＵ１３は、画素カウンタ６０のある画素カウンタ値からトナー補給回数（トナー消費量）を演算（推定）する（ＳＴ１１）。
【００５４】
続いて、プリンタＣＰＵ１３は、演算されたトナー補給回数と実際のトナー補給装置３９のトナー補給回数とを比較する（ＳＴ１２）。
【００５５】
比較した結果、実際のトナー補給回数の方が少ない場合、プリンタＣＰＵ１３は、現像バイアスの切り換えタイミングを変えず（ＳＴ１３）、制御を終了する。
【００５６】
また、比較した結果、実際のトナー補給回数の方が多い場合、プリンタＣＰＵ１３は、現像バイアスの切り換えタイミングをトナー付着量（幅）が少なくなるように変え（ＳＴ１４）、制御を終了する。
【００５７】
なお、プリンタＣＰＵ１３による制御は、現像バイアスと感光体ドラムの帯電の立上り、立下りタイミングとの組み合わせ、もしくは感光体ドラムの帯電の立上り、立下りタイミングだけでも良い。
【００５８】
また、トナーエンプティ近傍では、トナー補給装置からのトナー補給回数とトナー補給量との関係がトナーエンプティではない通常時と多少異なるため、トナーエンプティ近傍では実施しない方が望ましい。
【００５９】
以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、起動、停止時の感光体ドラム上への余分なトナー消費を減らすことができる。
【００６０】
また、原稿や出力画像の印字率が低い場合、あるいは通紙の間欠度合が低い場合（１〜数枚の少数枚出力が多い、小サイズ紙の割合が多い場合等）は、出力画像上のトナー消費に比べ起動、停止時のトナー消費が多くなるが、所望のトナー量で所望の枚数の出力画像が得られない、廃トナーボックスが所定のライフを満たさない等の不具合の発生を防止することができる。
【００６１】
起動、停止時の感光体ドラム上の余分なトナー付着を防止する手段として、現像器を独立に制御できるようにモータを設けたり、現像器の駆動部分にクラッチを設置するという手段が一般に知られているが、本発明は部品点数、コストの面でこれらより優れている。
【００６２】
なお、本願発明は、上記（各実施例）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、起動、停止時の感光体上への余分なトナー消費を減らすことのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の画像形成装置に係る電子写真装置の概略構成を示す図。
【図２】プリンタ部における主要な画像形成部の概略構成を示す断面図。
【図３】プリンタ部の制御系の概略構成を示すブロック図。
【図４】起動時における現像バイアスの極性切り換えタイミングを示す図。
【図５】起動時における現像バイアスの極性切り換えが帯電の立上りより遅い場合を示す図。
【図６】第１実施例における反射率センサを用いた動作を説明するためのフローチャート。
【図７】現像バイアスの立上りタイミングによるトナーまたは現像剤付着幅を示す図。
【図８】画素カウンタのカウント数を印字率に換算した値と１枚当たりのトナー消費量の関係を示す図。
【図９】第３実施例における動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…主制御部、２…スキャナ部、３…プリンタ部、４…操作パネル、１１…メインＣＰＵ、１２…スキャナＣＰＵ、１３…プリンタＣＰＵ、１４…パネルＣＰＵ、３０…感光体ドラム、３１…帯電チャージャ、３２…現像器、３８…現像ローラ、３９…トナー補給装置、４０…濃度センサ、４１…反射率センサ、４２…表面電位センサ、６０…画素カウンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005017499.tif 000009
【図８】
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【図９】
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