(57)【要約】【課題】強制トナー消費モードのように無駄にトナーを消費させることなく、トナーへのストレスを低減させ、ジョブモードに関わらずワックスによる剤劣化を抑制し、常に良好な画像を出力できる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像スリーブ７、８の駆動モータを制御する現像駆動モータ制御回路３３と、ジョブ中の用紙サイズを検知する用紙サイズ検知部３５と、用紙サイズに応じて現像スリーブ線速を制御するコントローラ３１とを備えた画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像スリーブの駆動モータを制御する現像駆動モータ制御手段と、ジョブ中の用紙サイズを検知する用紙サイズ検知手段と、用紙サイズに応じて現像スリーブ線速を制御する制御手段と、を備えた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、前記制御手段は、ジョブ中の出力枚数に応じて現像スリーブ線速を制御する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、ジョブ中の現像スリーブの空転時間を算出する空転時間割合計算手段を備え、前記制御手段は、ジョブ中の総駆動時間における空転時間の割合に応じて現像スリーブ線速を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、前記制御手段は、空転時間の割合が８０％以上のモードに対してのみ、現像スリーブ線速を制御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１項に記載の画像形成装置において、現像スリーブ線速が対感光体線速比で１．７５から２．５の間であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、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】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に使用されている二成分現像剤中のトナーには、定着部での分離性向上のためワックス成分が含まれている。そのため、現像装置内で長い間トナーが消費されずに攪拌されると、トナー中のワックス成分が攪拌によるストレスにより染み出し、キャリア上に付着し蓄積してしまう。
また、現像スリーブ線速が速い場合、トナー消費があってもトナーにストレスがかかるため、ワックスが染みだし、キャリア上に付着してしまう。このワックスのキャリア上への付着によりキャリアの帯電能力が落ち、トナー濃度制御が困難になり画像濃度が低下するなどの不具合が生じる。
例えば、特許文献１に記載された技術では、現像駆動時間に応じてトナーを強制的に消費させることで上記の不具合を解決している。
【特許文献１】特開２０００−１８１２１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された技術において、このように駆動時間のみを基準に強制トナー消費モードに移行させると以下の不具合がある。
駆動時間に応じてトナー消費させるため、駆動時間が長い場合、トナーを多く消費させることになり、イールドが低下してしまう。また、駆動時間が短くても現像スリーブ線速が速い場合、トナーにストレスがかかるため、剤劣化が発生してしまう。
例えば、現像スリーブの対ドラム線速比が速い画像形成装置の場合、駆動時間に応じて強制トナー消費モードを導入しても、トナーに与えるストレスは変わらないため、強制トナー消費モードだけでは、剤劣化を抑制することができない場合が生じる。特に、Ａ５サイズのように用紙サイズが極端に小さい場合、画像による消費も少ないため、剤劣化が発生してしまう。また、広幅機のように用紙サイズがＡ０、Ａ２のように大きい場合には、無駄なトナー消費を行ってしまい、イールドが低下してしまうおそれがある。
【０００４】
また、トナー消費を行っている作像時間は、用紙が通過している時間だけなので、用紙サイズが小さい場合、ジョブ前後の処理時間がジョブ中の総駆動時間に対し占める割合が高くなり、現像スリーブの空走距離が長くなる。即ち空転割合が高くなる。
さらに、１ジョブ当たりの通紙枚数が多くなれば、１枚当たりのジョブ前後の処理時間が減るため、現像スリーブの空走距離が減少し、１枚当たりの１ジョブ間の総駆動距離に対する空走距離が小さくなる。逆に１対１のように１ジョブ当たりの通紙枚数が少なければ、ジョブ前後の処理時間はジョブ毎に入るため、１枚当たりの１ジョブ間の総駆動距離に対する空走距離が長くなる。即ち空転割合が高くなる。トナー消費の行わない空転割合が高くなると、トナーへストレスがかかり、剤劣化が生じてしまう。
【０００５】
以上のように用紙サイズ及び、ジョブ中の出力枚数に応じて空転割合が変わるため、空走距離を短くなるように、スリーブ線速を制御する必要がある。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、強制トナー消費モードのように無駄にトナーを消費させることなく、トナーへのストレスを低減させ、ジョブモードに関わらずワックスによる剤劣化を抑制し、常に良好な画像を出力できる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、現像スリーブの駆動モータを制御する現像駆動モータ制御手段と、ジョブ中の用紙サイズを検知する用紙サイズ検知手段と、用紙サイズに応じて現像スリーブ線速を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段は、ジョブ中の出力枚数に応じて現像スリーブ線速を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、ジョブ中の現像スリーブの空転時間を算出する空転時間割合計算手段を備え、前記制御手段は、ジョブ中の総駆動時間における空転時間の割合に応じて現像スリーブ線速を制御することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記制御手段は、空転時間の割合が８０％以上のモードに対してのみ、現像スリーブ線速を制御することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、現像スリーブ線速が対感光体線速比で１．７５から２．５の間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、現像スリーブの駆動モータを制御する現像駆動モータ制御手段と、ジョブ中の用紙サイズを検知する用紙サイズ検知手段と、用紙サイズに応じて現像スリーブ線速を制御する制御手段とを備えたので、強制トナー消費モードのように無駄にトナーを消費させることなく、トナーへのストレスを低減させ、ジョブモードに関わらずワックスによる剤劣化を抑制し、常に良好な画像を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。これに基づき画像形成装置１の構成と機能を併せて説明する。
この画像形成装置１は、反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）を採用している。即ち感光体（像担持体）２の表面を帯電装置３により約−９００Ｖに一様にマイナス帯電させた後、露光装置４からのレーザ露光５によって約−５０Ｖの静電潜像を形成する。さらにマイナス帯電した非磁性トナーによってトナー像が作成される。
現像装置６は、二成分現像装置であり、磁性材料からなるキャリアに非磁性トナーが所定の割合（濃度）になるよう内包されている。
現像装置６は、感光体２に現像剤中のトナーを付与する現像スリーブ７、８と、現像スリーブ７上の現像剤量を規制する現像ドクター９、現像剤を攪拌する攪拌部剤１０、１１、１２を備えている。この現像スリーブ７、８は感光体２と対向しており、線速比２．０で回転している。
【００１０】
現像装置６の右側にはトナー補給部１３があり、図示していないトナーカートリッジから送られたトナーを現像装置６内へトナー補給ローラ１４を使って徐々に補給する。トナーは現像装置６内の現像剤濃度に応じ、不足分のみ補給される。
補給されたトナーは攪拌部剤１０、１１、１２によりキャリアと攪拌され、キャリアに付きマイナス帯電する。そして、現像スリーブ７、８の磁石に引きつけられ現像ローラに付着する。現像剤は、現像スリーブ７、８の回転により現像ドクター９の所まで搬送され、所定量に規制された後、感光体２との現像領域まで来る。図示していない現像バイアス電源から現像スリーブ７に約−５５０Ｖが印加されて、現像剤中のマイナス帯電したトナーのみが静電潜像に移動し、トナー像となる。
【００１１】
用紙を収容する給紙カセット１５より用紙が搬送され、レジストローラ１６にて一旦停止する。感光体２上のトナー像のタイミングに合わせて、レジストローラ１６より用紙が送られ、転写ベルト１７により、感光体２上のトナー像が用紙に移る。転写ベルト１７は、ベルト内側に駆動ローラ１８、従動ローラ１９、バイアスローラ２０が配設されている。
バイアスローラ２０は転写バイアスが印加され、感光体２側に流れる電流が一定になるように制御されている。定着手段２１によりトナーが用紙に定着され、用紙はこの後、画像形成装置に排出される。用紙に転写されなかったトナーは、感光体クリーニング手段２２のブラシローラ２３、クリーニングブレード２４によって回収される。その後、感光体２表面は除電手段である除電ランプ２５により除電される。
また本画像形成装置１は、コントローラ（制御手段）３１を中心に、現像駆動時間測定回路３２、現像駆動モータ制御回路（現像駆動モータ制御手段）３３、空転時間割合計算回路（空転時間割合計算手段）３４、用紙サイズ検知部（用紙サイズ検知手段）３５を備える。
【００１２】
図２はトナー帯電量と画像濃度の経時変化を示す図である。一般的にトナーの帯電量は、電荷量を単位重量で割った数値ｑ／ｍで表し、単位μＣ／ｇで示す。スタート時には帯電量が−３０（μＣ／ｇ）に対し画像濃度が１．４以上出力できていたが、１枚当たりの１ジョブ総駆動時間に対する空転時間割合が高い場合、経時で現像機攪拌によるストレス、トナー中のワックス成分により剤劣化し、帯電量が−２０（μＣ／ｇ）程度まで落ち込んだ時には画像濃度が１．２まで低下している。
通常、良好な画像を提供するには画像濃度が１．２以上必要である。剤劣化は１枚当たりの１ジョブ総駆動時間に対する空転時間割合に依存しており、空転割合が小さいほど剤劣化を抑制でき、トナー帯電量及び画像濃度を高く維持できる。
また、図２の横軸は通紙枚数に関しては、剤劣化の発生する枚数は現像スリーブの累積駆動走行距離と同等である。そのため、空転割合が高いものに対して、現像スリーブ線速を下げることで、同累積走行距離になる通紙枚数まで剤劣化が延命することも解かっている。
【００１３】
［第１の実施形態］
図３は１対１時における１ジョブ中に発生する現像スリーブ駆動時間の概略図である。図中のａが用紙通過時の駆動時間、ｂが前後処理動作時間、ｃが１ジョブ中総駆動時間である。１枚当たりの１ジョブ総駆動時間における空転時間割合は以下の式で計算される。
空転時間割合＝１ジョブ中総駆動時間−（用紙副走査長／現像スリーブ線速）／１ジョブ中総駆動時間
即ち、用紙サイズが小さいほど、用紙副走査長が短くなるため、１ジョブ中の空転割合が高くなる。それにより、剤劣化が発生しやすくなる。
そこで、第１の実施形態では、ジョブスタート時に用紙サイズ検知部３５からの信号によりジョブ中の用紙サイズを検知する。この用紙サイズが小さい場合、コントローラ３１からの信号により、現像駆動モータ制御回路３３で現像駆動モータの回転数を小さくするようにした。
【００１４】
図４は対ドラム（感光体）現像スリーブ線速比と飽和付着量が出力できる現像バイアス印加電圧の関係を示す図である。
ここでの飽和付着量は画像濃度１．４出力するのに必要な付着量である。現像駆動モータの回転数を小さくし、現像スリーブ線速比を下げた場合、現像能力が低下するため、現像バイアスを上げる必要がある。
現像駆動モータ回転数を小さくすると同時に現像バイアス印加電圧を上げる制御をする。このように制御することで、用紙サイズが小さい場合、現像スリーブ７、８の線速を抑えて、剤劣化を抑制でき、経時で良好な画像を維持できる。
【００１５】
［第２の実施形態］
図５は１対Ｎ時における１ジョブ中に発生する現像スリーブ駆動時間を示す概略図である。図中のａが用紙通過時の駆動時間、ｂが前後処理動作時間、ｃが１ジョブ中総駆動時間、ｄが紙間時間である。１枚当たりの１ジョブ総駆動時間における空転時間割合は以下の式で計算される。
空転時間割合＝（１ジョブ中総駆動時間−（用紙副走査長／現像スリーブ線速）×Ｎ）／１ジョブ中総駆動時間÷Ｎとなる。即ち、１ジョブに入力される枚数が多いほど空転割合が低くなるため、剤劣化が抑制され、１対１であるほど、空転時間割合が高くなり、剤劣化に不利になる。
【００１６】
そこで、第２の実施形態では、ジョブスタート時に、コントローラ３１に送られてきた図示しない操作部やプリンタ、ファクシミリの回線から入力された情報より、ジョブ中の入力枚数を検知し、１ジョブ当たりの入力枚数が少ない場合、コントローラ３１からの信号により、現像駆動モータ制御回路３３で現像駆動モータの回転数を小さくする。また、それに応じて現像バイアス印加電圧を上げる制御を行う。このように１ジョブ入力枚数が少ない場合、現像スリーブ７、８の線速を抑えることで、剤劣化を抑制でき、経時で良好な画像を維持できる。
【００１７】
［第３の実施形態］
上記した第１及び第２の実施形態においては、現像駆動時間測定回路３２にて、ジョブスタートからエンド時までの１ジョブ中の駆動時間をカウントする。コントローラ３１から送られてきたジョブ中の入力枚数、用紙サイズ及び現像駆動時間測定回路３２にて測定された駆動時間を基に、空転時間割合計算回路３４にて空転時間を計算する。
この計算された１枚当たりの１ジョブ総駆動時間における空転時間割合が高ければ、現像駆動モータ制御回路３３からの信号により、次のジョブ中の駆動回転数を小さくする。また、それに応じて現像バイアス印加電圧を上げる制御を行う。このように制御することで、あらゆるジョブ入力数や用紙サイズに応じて現像スリーブの線速を抑えて、剤劣化を抑制でき、経時で良好な画像を維持できる。
【００１８】
［第４の実施形態］
図２より空転時間割合計算回路３４にて算出された１枚当たりの１ジョブ総駆動時間における空転時間割合が８０％以上であれば、剤劣化を起すことが解かっており、第３の実施形態で算出された空転時間割合が８０％以上の場合のみ、現像駆動時間制御回路３２からの信号により現像モータ回転数を小さくする。また、それに応じて現像バイアス印加電圧を上げる制御を行う。このように剤劣化の発生するモードのみ現像スリーブ線速を制御するため、剤劣化を抑制でき、経時で良好な画像を維持できる。
【００１９】
［第５の実施形態］
本画像形成装置１は、二成分現像を行っておりフォトセンサ及びトナーセンサにてトナー濃度制御を行っている。現像モータ回転数を小さくし、対ドラム線速比を小さくした場合、現像能力が低下するため、フォトセンサパターンのトナー付着量が減少する。そのため、現像スリーブ線速が低下した場合、高トナー濃度で制御されてしまう（図６参照）。
線速比が１．７５未満になるとトナー濃度が６（ｗｔ％）以上に上昇し、トナー飛散及び地汚れ等の異常画像が発生する恐れがある。また、現像スリーブ線速が２．５より大きくなると、現像スリーブ７、８上の磁気ブラシが感光体２上に当たる頻度が多くなり、現像されたトナーを掻き取ってしまい、穂跡白スジや後端白抜けなどの異常画像が発生するおそれがある。
そのため、現像駆動モータの回転数を現像スリーブ線速が対ドラム線速比で１．７５〜２．５の間になるように制御を行い、それに伴い現像バイアスを制御する。このように制御することで、異常画像を出すことなく剤劣化を抑制でき、経時で良好な画像を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】トナー帯電量と画像濃度の経時変化を示す図である。
【図３】１対１時における１ジョブ中に発生する現像スリーブ駆動時間の概略図である。
【図４】現像バイアス印加電圧と対ドラム現像スリーブ線速比を示す図である。
【図５】１対Ｎ時における１ジョブ中に発生する現像スリーブ駆動時間の概略図である。
【図６】トナー濃度と対ドラム現像スリーブ線速比を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
３１  コントローラ、３２  現像駆動時間測定回路、３３  現像駆動モータ制御回路、３４  空転時間割合計算回路、３５  用紙サイズ検知部
【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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