(57)【要約】【課題】２成分現像剤を用いた画像形成装置において、新品の現像剤における初期のキャリアの感光体上への付着を防止する。【解決手段】感光体１と、感光体に潜像を形成する光学記録手段２と、トナーとキャリアを有する現像剤を用いて感光体上の潜像を現像しトナー画像を形成する現像装置３と、感光体上のトナー画像を記録媒体或いは中間転写体に転写させる転写装置４を備えた画像形成装置において、現像装置３には、現像装置内のキャリアが新品であるかどうかの情報をもった新品情報素子が備えられ、新品情報素子より現像装置内のキャリアが新品であると判断された場合には、光学記録手段により感光体に所定のハーフトーンパターンの潜像を形成し、現像装置によって潜像をトナー画像とするプレ作像動作を一定時間継続して行う。この動作により新品キャリアの初期時における感光体へのキャリア付着を低減できる。【選択図】図１
2007148257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に潜像を形成するための潜像形成手段と、前記潜像が形成された像担持体上にトナー画像を形成するためのトナーとキャリアを併せ持った現像剤を有する現像装置と、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体或いは中間転写体に転写させる転写装置とを備えた画像形成装置において、
前記現像装置には、前記現像装置内のキャリアが新品であるかどうかの情報をもった新品情報素子が備えられ、前記新品情報素子より前記現像装置内のキャリアが新品であると判断された場合には、前記潜像形成手段により前記像担持体に所定のハーフトーンパターンの潜像を形成し、前記現像装置によって前記潜像をトナー画像とするプレ作像動作を一定時間継続して行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行うときには、前記記録媒体の搬送を行わないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体の帯電電位を当該画像形成装置の許容最大値とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行うときには、現像バイアスと像担持体帯電電位との差を、通常の画像作像動作のときよりも大きいか或いは同等とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体と前記転写装置とを離間させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体と前記転写装置とに印加される転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記新品情報素子の情報は、通常の画像作像動作の前に毎回検知されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記プレ作像動作を行った後には、該新品情報素子の情報を、新品ではないという情報に書き換えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記ハーフトーンパターンの網点のサイズは、少なくとも２画素以上の幅及び高さであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記ハーフトーンパターンのトナー画像面積率は、５０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記像担持体は光を照射することによって潜像が形成される光導電性の感光体であり、前記潜像形成手段は画像情報に応じて前記感光体に光を照射して潜像を形成する光学記録手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とするプリンタ。
【請求項１３】
原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする複写装置。
【請求項１４】
原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、前記画像読取部で読取った画像情報或いは前記通信手段で受信した画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とするファクシミリ装置。
【請求項１５】
原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、前記画像読取部で読取った画像情報或いは前記通信手段で受信した画像情報もしくは装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする複合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を用いた画像形成装置と、その画像形成装置が組み込まれているプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る背景技術として、特許文献１（特開２００２−３２８５２９号公報）には、「二成分現像における高画質化のためにトナーとキャリアの小粒径化やキャリアを低磁化にすることで、特に微紛側のキャリアのスリーブへの保磁力が小さくなり、画像形成中にドラムに付着するキャリア付着を防止する」ことを課題とし、その解決手段として「画像形成装置の設置時及び前記現像材の交換時、現像スリーブ上のキャリアをドラム上に現像する。その際、潜像電位より現像バイアス電位が低い、かぶり取り（Ｖｂａｃｋ）電位で現像する。現像するキャリアの粒度分布の最大値は、画像形成中にドラム上に付着するキャリアの粒度分布の最大値と同等又は大きい。現像するキャリアの総重量は、画像形成中にドラム上に付着するキャリアの総重量と同等又は大きい。」ことが記載されている。
【０００３】
特許文献２（特開２００２−２０７３２１号公報）には、「（１）キャリア付着，カブリがなく、ドット再現性に優れた高画質画像を長期に渡って維持することが可能な現像剤および現像方法を提供すること、（２）初期から長期に渡り転写効率が高く、廃トナーの低減が可能となる現像剤及び現像方法を提供する」ことを課題とし、その解決手段として「少なくともトナーと磁性キャリアを有する二成分系現像剤において磁性キャリアは粒度分布がシャープでかつ、高抵抗（１０12Ω・ｃｍ以上）でありかつ、磁気力が３０〜１００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲である低磁気力の磁性キャリアであり、トナーは粒子の丸さと表面の凹凸の形状を制御したものを組み合わせる現像剤を用いる。」ことが記載されている。
【０００４】
特許文献３（特開２００５−１１５２８３号公報）には、「小粒径キャリアの利点を損なうことなく、ハーフトーン画像が改良でき、さらにキャリア付着余裕度を向上でき、画像形成装置の各接触部材を傷つけることがない静電潜像現像剤用キャリア、該キャリアを用いた現像剤、該現像剤を装填した現像装置、該現像剤を収納した現像剤容器、該現像剤容器を搭載した画像形成装置、該現像剤を用いる現像方法、及び該現像剤を保持したプロセスカートリッジを提供する」ことを課題とし、その解決手段として「磁性を有する芯材粒子と該粒子表面を被覆する樹脂層とからなる静電潜像現像剤用キャリアであって、該芯材粒子が、（1）重量平均粒径（Ｄｗ）が２５〜４５μｍであり、（2）１ＫＯｅにおける磁気モーメントが６５〜９０Ａｍ２／Ｋｇであり、（3）該キャリアを、固定磁石を内蔵した回転スリーブと、該スリーブと隙間１ｍｍを隔てて配置させた電極とからなる測定装置により、直流電圧を印加し測定して得られる絶縁破壊電圧が１０００Ｖ以上であることを特徴とする静電潜像現像剤用キャリア。」が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２８５２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７３２１号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電子写真技術を用いた画像形成装置においては、解像度アップ、ハイライト再現性向上あるいはカラー化などの要望に応えるため、潜像の最小単位（１ドット）の極小化、高密度化が図られており、特にこれらの潜像（ドット）を、忠実に現像できる現像システムの出現が重要な課題となってきている。
そのために、プロセス条件、現像剤（トナー、キャリア）両面から種々の提案がなされている。プロセス面では、現像ギャップの近接化、像担持体（潜像担持体とも言う）である感光体の薄膜化、また、書き込みビーム径の小径化等が有効であるが、コストが高くなること、また、信頼性などの点で依然大きな課題がある。
【０００７】
一方、現像剤として小粒径トナーを使用すると、ドットの再現性が大幅に改良されるが、その反面、小粒径トナーを含む現像剤には、地汚れの発生、画像濃度の不足などの解決すべき課題が残っている。
また、小粒径のフルカラートナーの場合、充分な色調を得るため、低軟化点の樹脂が使用されるが、黒トナーの場合に比べて、キャリアへのスペント量が多くなり、現像剤が劣化して、トナー飛散および地肌汚れが起こり易くなる。
【０００８】
また、キャリアが小粒径の場合には、次のような利点があることが知られている。
（１）単位重量当たりの表面積が広いため、個々のトナーに充分な摩擦帯電を与えることができ、低帯電量トナー、逆帯電量トナーの発生が少ない。その結果、地汚れが発生しにくくなり、また、ドット周辺のトナーの散りとか滲みが少なく、ドット再現性が良好となる。
（２）単位重量当たりの表面積が広く、地汚れが発生しにくいことから、トナーの平均帯電量を低くすることができ、充分な画像濃度が得られる。従って、小粒径キャリアは、小粒径トナー使用時の不具合点を補うことが可能であり、小粒径トナーの利点を引き出すのに特に有効である。
（３）小粒径キャリアは、緻密な磁気ブラシを形成し、かつ穂の流動性が良いため、画像に穂跡が発生しにくいという特徴がある。
【０００９】
しかしながら、従来、小粒径キャリアは、キャリア付着あるいはキャリア飛散が発生し易いことが非常に大きな問題であり、さらに、像担持体である感光体の傷や定着ローラ傷の発生原因となっていたので、実用化が難しかった。
【００１０】
また、飽和磁化の小さいキャリアを使用することによって高画質が達成できるということも知られており、最近では飽和磁化の小さいキャリアを用いることが一般的となっている。
しかしながら、単純に飽和磁化の小さなキャリアを使用することで銅線の再現性は向上するが、一方で現像スリーブ上でのキャリア粒子の拘束力が低下するために感光ドラム上にキャリアが移行して画像欠陥を発生させてしまう、いわゆるキャリア付着現象が発生しやすくなる。
【００１１】
従来の技術では、飽和磁化に関する特性値を規定値以内にするというものがよく見受けられる。それゆえに、キャリア製造工程では厳密に飽和磁化特性の管理が行われている。しかし、キャリア一粒一粒について見ていった場合、全ての粒を規定値以内に保つことは現実的には困難であってコスト高を招く。しかし、実画像において、一粒のキャリアででもキャリア付着があった場合、白抜けが発生し、それがハーフトーン画像ならば、はっきりと異常画像だと認識されるものになる。
その結果、新品のキャリアを用いたときに、僅かながらの規格外キャリア成分によってキャリア付着が発生しやすくなる。そして、このキャリア付着は、現像剤を使い込むにつれて減少するのは言うまでもない。しかし、初期時において、キャリア付着による白抜け画像を確認すると、その製品に対する信頼が損なわれてしまう。
【００１２】
本発明は、上記のことを鑑みて、新品のキャリアにおける初期キャリア付着を低減させるためになされたものである。
ここで、前述の特許文献１に記載の従来技術では、画像形成装置の設置時や現像剤の交換時等、新品の現像剤を使用するときに、規格外のキャリアを吐き出す動作を行っている。これを、感光体帯電ポテンシャルを現像バイアスよりも高くするというかぶり取り電位でキャリアを現像することにより行っている。この場合、キャリア現像効率を上げるには、かぶり取り電位を高くしなければならず、このときに規格内のキャリアも多く現像してしまう。
さらに、エッジ効果によるキャリア付着という問題もあり、これは露光部と非露光部との界面においてキャリア付着が発生しやすい現象だが、通常のかぶり取り電位でキャリア現像を行って除去するだけでは、この現象を抑止することは出来ない。
【００１３】
本発明では、これらの問題を解決し、この方法よりも時間的効率がよく、さらに規格内キャリアの現像を低減する構成を与えることを課題としている。
ここで、前述の特許文献２に記載の従来技術では、磁性キャリアの粒度分布、抵抗値、磁気力の仕様を与えているだけで、本発明の課題については触れていない。
また、前述の特許文献３に記載の従来技術では、磁性キャリアの粒径、磁気モーメント、絶縁破壊電圧の仕様を与えているだけで、本発明の課題については触れていない。
【００１４】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーとキャリアで構成された２成分現像剤を用いた画像形成装置において、新品の現像剤における初期のキャリアの感光体上への付着を防止することにある。
【００１５】
より詳しく述べると、本発明の第１の目的は、エッジ効果によってキャリア付着しやすいキャリアを除去して、キャリア製造工程による製造コストを上げることなく、新品のキャリアの初期時における感光体へのキャリア付着を容易に低減させることが可能な画像形成装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、第１の目的に加え、記録媒体を浪費させない構成の画像形成装置を提供することである。
本発明の第３の目的は、第１の目的に加え、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第４の目的は、第１の目的に加え、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第５の目的は、第１の目的に加え、プレ作像動作中による転写装置の汚れを防止することができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第６の目的は、第１の目的に加え、プレ作像動作中による転写装置の汚れを防止することができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第７の目的は、第１の目的に加えて、キャリア付着を起こしやすい新品キャリアの検知をもれなく行うことができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第８の目的は、第１の目的に加え、同一のキャリアに対して２回以上プレ作像動作を行うことを防止することができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第９の目的は、第１の目的に加え、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第１０の目的は、第１の目的に加え、プレ作像動作におけるトナー消費量を少なくすることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の第１１の目的は、キャリア付着しやすいキャリアを除去して、キャリア製造工程による製造コストを上げることなく、新品のキャリアの初期時における像担持体（例えば感光体）へのキャリア付着を容易に低減させることが可能なプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成するための潜像形成手段と、前記潜像が形成された像担持体上にトナー画像を形成するためのトナーとキャリアを併せ持った現像剤を有する現像装置と、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体或いは中間転写体に転写させる転写装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置には、前記現像装置内のキャリアが新品であるかどうかの情報をもった新品情報素子が備えられ、前記新品情報素子より前記現像装置内のキャリアが新品であると判断された場合には、前記潜像形成手段により前記像担持体に所定のハーフトーンパターンの潜像を形成し、前記現像装置によって前記潜像をトナー画像とするプレ作像動作を一定時間継続して行うことを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行うときには、前記記録媒体の搬送を行わないことを特徴とする（請求項２）。
また、本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体の帯電電位を当該画像形成装置の許容最大値とすることを特徴とする（請求項３）。
【００１８】
本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行うときには、現像バイアスと像担持体帯電電位との差を、通常の画像作像動作のときよりも大きいか或いは同等とすることを特徴とする（請求項４）。
また、本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体と前記転写装置とを離間させることを特徴とする（請求項５）。
【００１９】
本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行うときには、前記像担持体と前記転写装置とに印加される転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけることを特徴とする（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第１乃至第６のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記新品情報素子の情報は、通常の画像作像動作の前に毎回検知されることを特徴とする（請求項７）。
さらに、本発明の第８の手段は、第１乃至第７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記プレ作像動作を行った後には、該新品情報素子の情報を、新品ではないという情報に書き換えることを特徴とする（請求項８）。
【００２０】
本発明の第９の手段は、第１乃至第８のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記ハーフトーンパターンの網点のサイズは、少なくとも２画素以上の幅及び高さであることを特徴とする（請求項９）。
また、本発明の第１０の手段は、第１乃至第９のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記ハーフトーンパターンのトナー画像面積率は、５０％以下であることを特徴とする。
さらに、本発明の第１１の手段は、第１乃至第１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体は光を照射することによって潜像が形成される光導電性の感光体であり、前記潜像形成手段は画像情報に応じて前記感光体に光を照射して潜像を形成する光学記録手段であることを特徴とする（請求項１１）。
【００２１】
本発明の第１２の手段は、プリンタであって、装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に第１乃至第１１のいずれか一つの手段の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする（請求項１２）。
また、本発明の第１３の手段は、複写装置であって、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に第１乃至第１１のいずれか一つの手段の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする（請求項１３）。
【００２２】
本発明の第１４の手段は、ファクシミリ装置であって、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、前記画像読取部で読取った画像情報或いは前記通信手段で受信した画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする（請求項１４）。
また、本発明の第１５の手段は、複合機であって、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、前記画像読取部で読取った画像情報或いは前記通信手段で受信した画像情報もしくは装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、該画像形成部に請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の画像形成装置が組み込まれていることを特徴とする（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る画像形成装置では、像担持体（例えば、光を照射することによって潜像が形成される光導電性の感光体）と、前記像担持体に潜像を形成するための潜像形成手段（例えば、画像情報に応じて感光体に光を照射して潜像を形成する光学記録手段）と、前記潜像が形成された感光体上にトナー画像を形成するためのトナーとキャリアを併せ持った現像剤を有する現像装置と、前記感光体上のトナー画像を記録媒体或いは中間転写体に転写させる転写装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置には、前記現像装置内のキャリアが新品であるかどうかの情報をもった新品情報素子が備えられ、前記新品情報素子より前記現像装置内のキャリアが新品であると判断された場合には、前記光学記録手段により前記感光体に所定のハーフトーンパターンの潜像を形成し、前記現像装置によって前記潜像をトナー画像とするプレ作像動作を一定時間継続して行うことにより、エッジ効果によってキャリア付着しやすいキャリアを除去して、キャリア製造工程による製造コストを上げることなく、新品のキャリアの初期時における感光体へのキャリア付着を容易に低減させることが可能になる。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行うときには、記録媒体の搬送を行わないので、記録媒体の浪費を防止することが可能になる。
また、本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行うときには、感光体帯電電位を当該画像形成装置の許容最大値としているので、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことが可能になる。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行うときには、現像バイアスと感光体帯電電位との差を、通常の画像作像動作のときよりも大きいか或いは同等としたことにより、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことが可能になる。
また、本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行うときには、該感光体と該転写装置とを離間させることにより、プレ作像動作中による転写装置の汚れを防止することが可能になる。
【００２６】
本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行うときには、該感光体と該転写装置との転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけることにより、プレ作像動作中による転写装置の汚れを防止することが可能になる。
また、本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記新品情報素子の情報は、通常の画像作像動作の前に毎回検知されることにより、キャリア付着を起こしやすい新品のキャリアの検知をもれなく行うことが可能になる。
さらに、本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記プレ作像動作を行った後には、前記新品情報素子の情報を、新品ではないという情報に書き換えることにより、同一のキャリアに対して２回以上プレ作像動作を行うことを防止することが可能になる。
【００２７】
本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記ハーフトーンパターンの網点のサイズを、少なくとも２画素以上の幅及び高さとしたことにより、キャリア付着しやすいキャリアの除去を効率的に行うことが可能になる。
また、本発明に係る画像形成装置では、前記構成に加えて、前記ハーフトーンパターンのトナー画像面積率を、５０％以下としたことにより、プレ作像動作におけるトナー消費量を少なく抑えることが可能になる。
【００２８】
本発明に係るプリンタまたは複写装置またはファクシミリ装置あるいは複合機では、画像形成部に前記のいずれかの構成の画像形成装置が組み込まれているので、エッジ効果によってキャリア付着しやすいキャリアを除去して、キャリア製造工程による製造コストを上げることなく、新品のキャリアの初期時における感光体へのキャリア付着を容易に低減させることができ、新品の現像剤を用いた初期時から、良好な画像を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の構成、動作及び作用効果について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００３０】
本発明は、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成するための潜像形成手段と、前記潜像が形成された像担持体上にトナー画像を形成するためのトナーとキャリアを併せ持った現像剤を有する現像装置と、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体或いは中間転写体に転写させる転写装置とを備えた画像形成装置と、その画像形成装置を画像形成部に組み込んだプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合機に関するものである。ここで、以下の実施例では、像担持体は光を照射することによって潜像が形成される光導電性の感光体とし、潜像形成手段は画像情報に応じて前記感光体に光を照射して潜像を形成する光学記録手段とする。
【００３１】
図１に画像形成装置の全体構成の概略を示す。図１ではフルカラー画像形成装置の例で示してある。フルカラー印刷を行うための画像形成装置は、図中の左から順にイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のカラーユニットを有し、それぞれのカラーユニットは感光体１と現像装置３などの構成部材を有しており、それぞれの感光体１に個別の潜像を形成するように、光学記録手段２は少なくとも４本の光ビームを有している。なお、図中の左から順に配置されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のカラーユニットの構成は同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付けて、各構成部材の符号の後に対応する色の記号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けているが、４色のカラーユニットの構成は同じなので、以下の説明では色の記号は省略する。
【００３２】
近年では、記録速度を上げるために１ユニットに対して複数のビームを用いる構成も増えており、したがって、その場合は、全ユニットで相応のビーム数となる。なお、光学記録手段２については走査法は特に限定はしない。例えば、ビームプロファイルが一直線になるようなラインヘッド（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイとレンズアレイを組み合わせたもの等）の光学系も存在はするが、ここでは最も一般的なレーザ光源と光偏向器（ポリゴンミラー）及び走査結像光学系を用いたポリゴン走査法で説明を進める。
【００３３】
ポリゴン走査法は、複数の偏向反射面を有するポリゴンミラー（回転多面鏡とも言う）２−１を高速回転させて、４つのレーザ光源（例えば半導体レーザ）２−２からの光ビームを各感光体１の軸方向（主走査方向）に偏向走査し、走査結像光学系（図示省略）を介して各感光体１に光ビームを照射してライン状の潜像形成を繰り返し行い、感光体１の回転方向を副走査として記録を行う方法である。記録は４色について行わなければならないが、図示のようにポリゴンミラー２−１を中央に置いて、その左右に２組づつ光源と光学系を振り分けて配置することにより、１個のみのポリゴンミラー２−１でも構成は可能である。また、ポリゴンミラーを図示のように中央に配置する場合は、ポリゴンミラーを２個に重ねて用いてもよい。また、４段に重ねたポリゴンミラーを光学記録手段２の片側に配置し、４段のポリゴンミラーで各カラーユニットごとに走査する片側走査方式とする方法でもかまわない。さらには、１組の光源とポリゴンミラー及び光学系からなる光学記録手段を各カラーユニットごとに設ける構成でもかまわない。
【００３４】
４つのカラーユニット内にそれぞれ配置されるイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色に対応する現像装置３は、収納する現像剤のトナーの色が異なるだけで構成は同じであり、感光体上にトナー画像を形成させるべくトナーを感光体１に供給する現像ローラ３−１を備えている。また、ここではイエロー（Ｙ）の現像装置３にのみ符号を付けているが、現像装置内には、現像剤を攪拌してトナーに電荷をもたせるための攪拌ローラ３−２と、現像ローラ上の現像剤の層の厚みを均一にするドクタブレード３−３を備えている。
現像剤は磁性体からなるキャリアと、トナーの二成分で構成されており、現像剤がこの二成分タイプの場合、攪拌ローラ３−３はキャリアとトナーを全体的に一様に攪拌・混合し、摩擦帯電させる役割を持っている。
【００３５】
現像ローラ３−１は磁力を持っており、それによってキャリアが現像ローラに保持されている。一例としては、現像ローラ３−１は、円筒状の非磁性体からなり周方向に回転するスリーブと、そのスリーブの内部に配置され固定された複数の磁石（または複数の磁極が着磁されたマグネットローラ）とからなり、磁石（またはマグネットローラの磁極）の発する磁力によりキャリアが吸引されスリーブ上に保持される。また、現像装置内では、攪拌ローラ３−３によってキャリアとトナーが攪拌・混合されて摩擦帯電しているので、前記スリーブ上に保持されるキャリアの周囲にはトナーが静電的に付着しており、キャリアとともにトナーもスリーブ上に保持されている。そして、現像ローラ３−１のスリーブ上に保持された現像剤（キャリとトナー）は、スリーブの回転によって感光体１に向けて搬送され、その搬送過程で前記ドクタブレード３−３によって層厚を均一にされた後、感光体との対向領域である現像領域に至る。そして現像領域に入った現像剤は、該現像領域に配置されている主磁石（またはマグネットローラの主磁極）の磁力によってキャリアが穂立ちし、所謂磁気ブラシが構成され、その中に一定の濃度でトナーが搬送される。なお、現像領域では、感光体１は現像ローラ３−１のスリーブと一定のギャップを持って設けられており、感光体１と現像ローラ３−１間には所定の現像バイアスが印加され、磁気ブラシの先端側のトナーが感光体上の潜像に静電的に付着して現像を行う。
【００３６】
各カラーユニットの感光体１の周囲には、上記の現像装置３の他、感光体表面を帯電させるための帯電装置（例えば帯電ローラ）１−１や、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング装置（例えばトナークリーニングブレード）１−２などが設けられている。また、必要があれば、感光体表面を除電する除電用ＬＥＤ１−３や、滑剤１−４と滑剤塗布ローラ１−５等も設けられる。なお、ここでは帯電装置１−１を帯電ローラ、クリーニング装置１−２をトナークリーニングブレードとするが、帯電装置としては、帯電ローラの他、帯電ブラシ、帯電チャージャ等を用いることができる。また、クリーニング装置１−２もクリーニングブレードの他、クリーニングブラシやクリーニングローラ等を用いることができる。
【００３７】
帯電ローラ１−１による帯電、光学記録手段２による画像情報に応じた光照射によって各感光体１に形成された静電潜像は、各現像装置３の各色のトナーでそれぞれ現像されて可視像化される。そして、各感光体１上に形成された各色のトナー画像は、一つの転写装置４に転写される。すなわち、各色の画像がここで重ね合わせられるので、この段階で正確な色合わせが必要となる。
【００３８】
転写装置４は、中間転写体４−１と、第二転写部５とで構成されている。中間転写体４−１は、複数のローラに張架され画像が転写される転写ベルト（中間転写ベルトとも言う）４−２と、転写ベルトを挟んで各色の感光体１と対向する位置に設けられた第一転写ローラ４−３と、必要に応じて第一転写ローラ４−３と転写ベルト４−２を感光体１より離間させるための離間手段４−４（主にカム４−４−１等を用いる）と、転写ベルト上の画像を記録紙等の記録媒体７に転写するための第二転写ローラ４−５と、ベルトクリーニング装置４−６等によって構成されている。そして各感光体１から転写ベルト４−２への一次転写時には、第一転写ローラ４−３と感光体１間に所定の転写バイアスが印加される。また、第二転写ローラ４−５は第二転写部５と対向して設けられており、第二転写ローラ４−５と第二転写部５間には所定の転写バイアスが印加され、そこに図示しない給紙部から給紙、搬送されて来た記録紙等の記録媒体７を通すことによって、画像が記録媒体７に転写される。記録媒体７に転写された画像は、定着装置６によって加熱、加圧されることで、記録媒体上に画像が定着される。
【００３９】
尚、図１ではタンデム構成のフルカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、フルカラー画像形成装置に限らず、単色画像形成装置にも適用される。その場合は、感光体１と現像装置３、帯電ローラ１−１、クリーニングブレード１−２等を組み合わせたカラーユニットは１つのみとなり、それと同様に光学記録手段２のビーム数や第一転写ローラ４−３の数も相応なものとなる。
また、中間転写体４−１を用いずに、第二転写部５のような構成のみを用いて、感光体１から記録媒体７へ直接転写する方式であってもよい。
【００４０】
従って、本発明に係る画像形成装置の形態としては、図１に示す構成に限らず、以下の４つが挙げられる。
１．フルカラー画像形成装置＋中間転写体あり。
２．フルカラー画像形成装置＋中間転写体なし。
３．単色画像形成装置＋中間転写体あり。
４．単色画像形成装置＋中間転写体なし。
【００４１】
以上のような本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合機などに応用することができる。
すなわち、本発明に係るプリンタは、装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、画像形成部に上記の画像形成装置を組み込んだ構成となる。
また、本発明に係る複写装置は、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、画像形成部に上記の画像形成装置を組み込んだ構成となる。
さらに本発明に係るファクシミリ装置は、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、画像読取部で読取った画像情報或いは通信手段で受信した画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、画像形成部に上記の画像形成装置を組み込んだ構成となる。
さらにまた、本発明に係る複合機は、原稿画像を読取る画像読取部と、該画像読取部で読取った画像情報を送信する機能及び画像情報を受信する機能を有する通信手段と、画像読取部で読取った画像情報或いは通信手段で受信した画像情報もしくは装置外部から入力された画像情報に応じて画像を形成する画像形成部を備え、画像形成部に上記の画像形成装置を組み込んだ構成となる。
【００４２】
具体的には、図１に示すような構成の画像形成装置では、パーソナルコンピュータ等の装置外部の機器から入力された画像情報を画像処理してページメモリ等に一時的に記憶する画像処理部と、画像処理部のページメモリ等から画像情報を読み出して光学記録手段２を駆動する駆動制御部などを設け、画像情報に応じて感光体１上に潜像を形成する構成とすることにより、プリンタとして機能させることができる。
また、プリンタの構成に原稿画像を読取る画像読取装置（スキャナ）を組み合わせ、画像読取装置（スキャナ）で読取った原稿の画像情報を画像処理部で画像処理してページメモリ等に一時的に記憶し、駆動制御部により画像処理部のページメモリ等から画像情報を読み出して光学記録手段２を駆動し、原稿の画像情報に応じて感光体１上に潜像を形成する構成とすることにより、複写装置（コピー機）として用いることができる。なお、図示しないが、複写装置の構成例としては、装置本体の筐体内に例えば図１に示すような構成の画像形成装置を組み込み、装置本体の筐体の上部に画像読取装置（スキャナ）を装着した構成となる。そして、原稿の画像を画像読取装置で読取り、読取った画像情報に基づいて上記のように光学記録手段を駆動することにより、原稿の複写画像（コピー）が得られる。
さらに、上記の複写装置の構成に加えて、通信機能や画像データの処理機能を付加して電話回線や光ケーブル等に接続することにより、ファクシミリ装置として用いることができる。また、上記のプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置の機能を合わせることにより、複合機として使用することができる。
【００４３】
次に、以上のような画像形成装置及び、それを組み込んだプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合機において、現像工程でのキャリア付着の発生しやすい条件について述べる。
キャリアは現像ローラ３−１上に磁力でもって保持されている。一方、画像形成時においては、現像ローラ３−１には一定のマイナスの現像バイアスが印加され、感光体１は常に帯電ローラ１−１によって現像バイアスよりも大きいマイナスの電荷に帯電され、光学記録手段２によってトナーを乗せるべき部分が露光されて除電されることによって潜像が形成される。したがって、トナーが乗らない領域では、現像バイアスよりも感光体表面電位のほうが大きくなるので、トナーが乗らない代わりに、キャリアが感光体１に引き付けられる力が発生する。このとき、現像ローラ３−１におけるキャリアの保持力が上回っていれば、キャリアは感光体１へは行かず、キャリア付着が発生しないが、飽和磁化の小さいキャリアの場合、現像ローラ３−１との保持力も小さいので、キャリア付着となりやすい。ただし、現像バイアスと、感光体帯電電位が適正に設定されていれば、通常の製造工程で管理されたキャリアならば、ほとんどキャリア付着は発生しない。
【００４４】
一方で、エッジ効果によるキャリア付着という現象も存在する。これは、感光体上の光学記録手段２による露光がなされて除電された部分と、露光されてない部分との界面で急激な電位差が存在することによって発生するキャリア付着である。このエッジ効果によるキャリア付着の概要を図２に模式的に示す。
このエッジ効果によるキャリア付着の方が、画像地肌部（感光体上に露光されない部分）よりもキャリア付着が発生しやすい。また、キャリア付着の発生しやすいキャリア特性値の要素も飽和磁化だけでなく、帯電特性等も絡んでくる。通常問題となるキャリア付着のほとんどはこの現象によるものと考えられている。
【００４５】
よって、以下の条件１〜４において、エッジ効果によるキャリア付着が発生しやすい。
１．露光部と非露光部との界面の総延長が長い画像のとき。
２．露光部と非露光部との電位差が大きいとき（すなわち、感光体帯電電位が大きいとき）。
３．言うまでもなく、現像バイアスと感光体帯電電位との差が大きすぎるとき。
４．言うまでもなく、飽和磁化の小さいキャリアが多く存在するとき。
【００４６】
ところで、キャリア製造工程では厳密に飽和磁化特性等の管理が行われているが、全てのキャリア粒を規定値以内に保つことは現実的には困難であり、したがって、新品の現像剤のキャリアには幾分かの飽和磁化の小さいキャリアが含まれることになる。したがって、新品の現像剤では飽和磁化の小さいキャリアによるキャリア付着が発生しやすくなる。
【００４７】
以下に、本発明に係わる部分の構成の詳細を説明する。また、図３に本発明に係る画像形成装置の制御動作の一例をフロー図で示す。
現像装置３には、現像装置内の現像剤のキャリアが新品であるかどうかの情報をもつ新品情報素子（図示せず）が備えられている。当然ながら初期状態として、新品情報素子には新品であるという情報がセットされている。また、中古現像装置に新品のキャリアをセットする場合も漏れなく新品情報素子に新品であるという情報をセットしなければならないということは言うまでもない。よって、できればこの作業を工場で行うことが望ましい。なお、新品情報素子としては、例えばＩＣチップ等のメモリが用いられ、現像装置３のケース上等に設置されている。また、この新品情報素子は、現像装置３を画像形成装置に装着した際に、コネクタやケーブル等を介して画像形成装置の制御部（図示せず）に接続される。
【００４８】
次に、画像形成装置の制御部は、操作部（図示せず）からのキー入力等によって、画像作像指令が来たときに、新品情報素子の情報を読みにいく。なお、他の実施例としては、画像作像指令が来たときだけに限定せず、常時新品情報素子の情報を検知するというのでもよい。また、新品のキャリアが内蔵された現像装置３を画像形成装置に装着した直後の初期設定等の動作で、新品情報素子の情報を検知するというのでもよい。
そして、その新品情報素子の情報を読み込んだ結果、情報が新品ではないという情報ならば、制御部はそのまま印刷動作を行う。また、当然ながら、新品のキャリアが内蔵された現像装置を装着した直後の画像作像指令ならば、新品情報素子の情報から新品だと判断されるので、制御部は以下のプレ作像動作に入る。
【００４９】
ここで、プレ作像動作とは、記録媒体７を通さずに所定のハーフトーンパターンの作像動作を行うことであり、光学記録手段２によって感光体１に前記ハーフトーンパターン画像の潜像を形成し、それを現像装置３で現像するという動作である。これは、記録媒体７を通すと、その記録媒体が無駄になってしまうからである。また、記録媒体がないときにはエラーとなってしまい、ユーザーにとって面倒な作業となる。
【００５０】
プレ作像動作は一定時間継続して行われ、終了後には、制御部は新品情報素子の情報を、新品ではないという情報に書き換える。こうすることによって、次回からは新品だと検知されず、同一の現像装置に対して２度以上のプレ作像動作をさせないようにすることができる。
【００５１】
プレ作像動作の目的は、新品のキャリアに存在する、エッジ効果によるキャリア付着が発生しやすい、飽和磁化が小さいキャリア等を、強制的にキャリア付着させて除去することにある。したがって、できる限りキャリア付着を起こしやすい条件で行うことが、時間的効率や消費トナーの面からも好ましい。
【００５２】
プレ作像動作でハーフトーンパターンを出力するのは、非露光部と露光部との界面の総延長が長いからである。その結果、単位画像面積当たりの、エッジ効果によるキャリア付着が多くなり、効率がよくなる。理論的に、最も非露光部と露光部との界面の総延長が長くなるのは１ドットのチェッカー模様の５０％パターンである。しかし、１ドットのみの潜像の場合、図４に示すように、露光による除電量が飽和しない場合が考えられ、その結果、有効なエッジ効果を得ることが出来なくなる。したがって、ハーフトーンの網点は２ドット以上で形成されるのが望ましい。なお、図４はあくまで一例であり、システムによって状況は変化するため、システムに応じて最適な網点のドット数を選べばよい。
【００５３】
また、５０％以上のハーフトーンパターンを構成した場合、そのネガ画像は、非露光部と露光部との界面の総延長が同じままで５０％以下の画像となる。よってネガ画像の方がトナー消費量を少なくできて、かつ同等のキャリア付着を得ることができる。ゆえに、ハーフトーンパターンは、５０％以下の画像面積率とする。
【００５４】
先にも述べた通り、チェッカー模様のパターンが最も非露光部と露光部との界面の総延長が長くなるのだが、単位画像当たりのトナー消費とキャリア付着量のバランスでハーフトーンパターンの仕様を決めることが望ましい。その一例を図５、図６に示す。図５は４ドットのチェッカー模様のパターンであり、最も効率よくエッジ効果によるキャリア付着を発生させることができる。また、図６は４ドットの２５％パターン（いわゆる４×４画像）であり、トナー消費量を少なくできる。
【００５５】
キャリア付着しやすい条件として、露光部と非露光部との電位差が大きいとき、すなわち感光体帯電電位が大きいときが挙げられる。この方が界面での電位差が大きくなり、エッジ効果が強くなるからである。
そこで、上記のプレ作像動作を行うときには、感光体帯電電位を、システムにおける許容最大値としている。
【００５６】
また、キャリア付着しやすい条件として、現像バイアスと感光体帯電電位との差が大きいときが挙げられる。この方が現像ローラからキャリアが離れやすくなるからである。
そこで、上記のプレ作像動作を行うときには、現像バイアスと感光体帯電電位との差を、通常の画像作像動作のときよりも大きいか或いは同等とする。当然ながら、その差を大きくしすぎると飽和磁化特性が規格内の正常なキャリアまで失うことになるので、適切な値にセットしなければならないのは言うまでもない。
【００５７】
プレ作像動作を継続させる時間については、特には定めない。ただし、短すぎる場合には十分にキャリア付着しやすいキャリアを除去することが出来ず、また、長すぎるとトナーを浪費するだけでなく、暴走していると勘違いさせる等、ユーザーに対して不信感を持たせることになる。よって適切な長さに設定されなければならないが、目安としては３分以内と考えられる。
もしそれで、十分にキャリアの除去が出来ていない場合は、その回避策の具体的な実施例として、強制プレ作像動作モードを設けてもよい。これはユーザーによって強制プレ動作を行うものであり、ユーザーがキャリア付着に対して不満足と判断したときに、操作部からのキー入力等によって行うように指示されるべきものである。
【００５８】
ところで、プレ作像動作は、記録媒体７を通さずに作像動作を行っているので、転写装置４をトナーで汚さないようにしなければならない。例えば、図１において、記録媒体７を通さずに作像を行った場合、第二転写部５に画像が転写されて汚れてしまい、次回に記録媒体７を通過させたときに、記録媒体７の裏側に汚れが転写される。
よって、それを回避する手法として、プレ作像動作を行うときには、感光体１と転写装置４とを離間させる手法と、転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけるという手法がある。転写バイアスとは、帯電したトナーを転写させるために電界をかけることで、通常は順方向に転写させるための電界をかける。しかし、転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけることによって、電界が転写させないか或いは逆方向への転写を促すようになるので、感光体上のトナー画像を転写させないようにすることができる。
【００５９】
まず、図１、図７を用いて離間する方法について述べる。図１、図７（ａ）の例では、中間転写体４−１に転写ベルト４−２を用いているので、主にカム４−４−１等により第一転写ローラ４−３と転写ベルト４−２を感光体１より離間させるための離間手段４−４を設け、図７（ｂ）に示すように、転写ベルト４−２と感光体１とを離間する構成が取られているが、もちろん、第二転写部５に同様の離間手段を設けて転写ベルト４−２と第二転写部５とを離間させる構成としてもよい。双方とも効果は同じである。
また、転写装置に中間転写体４−１を用いずに、第二転写部５と同様の構成の転写部で感光体から記録媒体に直接転写する構成の場合においても同様で、感光体と転写部とを離間させる構成とすればよい。
【００６０】
次に転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけるという手法についても同様に考えればよい。中間転写体４−１を用いた例では、第一転写ローラ４−３と感光体１との間に印加される転写バイアスを切る或いは逆バイアスをかけることになるが、もちろん、第二転写ローラ４−５と第二転写部５間とで同様の手法を行ってもよい。双方とも効果は同じである。
また、転写装置に中間転写体４−１を用いずに、第二転写部５と同様の構成の転写部で感光体から記録媒体に直接転写する構成の場合においても同様で、感光体と転写部とのバイアスを切る或いは逆バイアスをかければよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】エッジ効果によるキャリア付着の概要を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の制御動作の一例を示すフロー図である。
【図４】ドットパターンの画像と感光体帯電電位分布の一例を示す図である。
【図５】ハーフトーンパターンの一例を示す図である。
【図６】ハーフトーンパターンの別の例を示す図である。
【図７】図１に示す画像形成装置の転写ベルトの離間動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１：感光体（像担持体）
１−１：帯電装置（帯電ローラ等）
１−２：クリーニング装置（トナークリーニングブレード等）
１−３：除電用ＬＥＤ
１−４：滑剤
１−５：滑剤塗布ローラ
２：光学記録手段
２−１：ポリゴンミラー
２−２：光源
３：現像装置
３−１：現像ローラ
３−２：攪拌ローラ
３−３：ドクタブレード
４：転写装置
４−１：中間転写体
４−２：転写ベルト
４−３：第一転写ローラ
４−４：離間手段
４−４−１：カム
４−４−２：支点
４−５：第二転写ローラ
４−６：ベルトクリーニング装置
５：第二転写部
６：定着装置
７：記録媒体
【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】
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