(57)【要約】【課題】現像装置へトナーを補給した後でも感光体に地肌汚れが発生しない画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体１を帯電させる帯電装置８と、感光体１を露光して感光体１に静電潜像を形成する露光装置と、感光体１にトナーを付与する現像装置１０と、感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、現像ローラ１０１は、回転軸方向に沿って複数の領域に分割され、現像ローラ１０１に電圧を印加するための電圧印加手段１０４から流出した現像ローラ１０１の各分割領域への供給電流の電流値を測定する電流計１０５と、電流計１０５により測定した分割領域に流入する電流値のうち、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値に基づき非画像領域に対する現像ポテンシャルを制御する制御手段１０６と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電させる帯電装置と、
感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、
感光体にトナーを付与する現像装置と、
感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、
を備えた画像形成装置において、
現像ローラは、回転軸方向に沿って複数の領域に分割され、
現像ローラに電圧を印加するための電圧印加手段から流出した現像ローラの各分割領域への供給電流の電流値を測定する現像電流測定手段と、
該現像電流測定手段により測定した分割領域に流入する電流値のうち、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値に基づき非画像領域に対する現像ポテンシャルを制御する制御手段と、
を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記現像ローラの非画像領域への供給電流の電流値がゼロとなるように非画像領域の現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体を帯電させる帯電装置と、
感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、
感光体にトナーを付与する現像装置と、
感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、
を備えた画像形成装置において、
現像ローラは、回転軸方向に沿って複数の領域に分割され、
現像ローラに電圧を印加するための電圧印加手段から流出した現像ローラの各分割領域への供給電流の電流値を測定する現像電流測定手段と、
ベタ画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、の差分値に基づき現像ポテンシャルを制御する制御手段と、
を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記差分値を一定にし、前記非画像領域への供給電流の電流値をゼロにするように現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
感光体を帯電させる帯電装置と、
感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、
感光体にトナーを付与する現像装置と、
感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、
現像装置にトナーを補給するためのトナー補給装置と、
を備えた画像形成装置において、
現像装置にトナーを補給した後に、非画像領域の現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
現像装置にトナーを補給した後に、ベタ画像領域となる感光体の帯電電位と、ベタ画像領域に対向する現像ローラの分割領域の電位とが等しくなるように制御する制御手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、
ベタ画像領域への供給電流の電流値と、非画像領域への供給電流の電流値との差分値が、現像装置へのトナー補給前後で等しくなるように制御する
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、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーのみからなる一成分現像剤を現像装置に補給した直後に、感光体表面に地肌汚れが発生することがある（例えば、特許文献１参照）。地肌汚れとは、トナーを付着させない非画像領域にトナーが意図せずに付着することをいう。
現像装置内にトナーを補給すると、使用中のトナーと補給したばかりのトナーとが混合する。使用中のトナーは劣化しているため、帯電性が劣っている。すなわち、電位がゼロに近づく。一方、補給トナーは正常な帯電極性（ネガポジ現像なら負帯電）であるので、使用中のトナーは補給トナーによって逆に帯電（ネガポジ現像なら正帯電）し、使用中トナーと補給トナーとにより凝集体が形成される。
この凝集体トナーは極性が不安定で、全体的に正帯電（逆帯電）が強ければ感光体の地肌部に付着する。そして、この凝集体トナーは部分的には負極性（正常帯電）のトナーが混在しており、この負極性のトナーの影響により凝集体トナーの一部は用紙に転写され用紙が汚れる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像装置へトナーを補給した後でも感光体に地肌汚れが発生しない画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、感光体を帯電させる帯電装置と、感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、感光体にトナーを付与する現像装置と、感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、現像ローラは、回転軸方向に沿って複数の領域に分割され、現像ローラに電圧を印加するための電圧印加手段から流出した現像ローラの各分割領域への供給電流の電流値を測定する現像電流測定手段と、該現像電流測定手段により測定した分割領域に流入する電流値のうち、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値に基づき非画像領域に対する現像ポテンシャルを制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像ローラの非画像領域への供給電流の電流値がゼロとなるように非画像領域の現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、感光体を帯電させる帯電装置と、感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、感光体にトナーを付与する現像装置と、感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、現像ローラは、回転軸方向に沿って複数の領域に分割され、現像ローラに電圧を印加するための電圧印加手段から流出した現像ローラの各分割領域への供給電流の電流値を測定する現像電流測定手段と、ベタ画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、の差分値に基づき現像ポテンシャルを制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記差分値を一定にし、前記非画像領域への供給電流の電流値をゼロにするように現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、感光体を帯電させる帯電装置と、感光体を露光して感光体に静電潜像を形成する露光装置と、感光体にトナーを付与する現像装置と、感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、現像装置にトナーを補給するためのトナー補給装置と、を備えた画像形成装置において、現像装置にトナーを補給した後に、非画像領域の現像ポテンシャルを制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、さらに、現像装置にトナーを補給した後に、ベタ画像領域となる感光体の帯電電位と、ベタ画像領域に対向する現像ローラの分割領域の電位とが等しくなるように制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記制御手段は、ベタ画像領域への供給電流の電流値と、非画像領域への供給電流の電流値との差分値が、現像装置へのトナー補給前後で等しくなるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段としての画像形成装置では、以下の効果を奏する。
請求項１に係る画像形成装置では、非画像領域の現像ポテンシャルを制御して、凝集体トナーが感光体に移行しないようにしたので、現像装置へトナーを補給した後でも感光体に地肌汚れが発生しない。
請求項２に係る画像形成装置では、非画像領域への供給電流の電流値がゼロとなるように非画像領域の現像ポテンシャルを制御するので、現像バイアス電圧が印加されず、感光体の地肌汚れを確実に防止することができる。
請求項３に係る画像形成装置では、ベタ画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、の差分値に基づき現像ポテンシャルを制御するので、地肌部へのトナー付着を防ぎつつ安定した画像濃度を得ることができる。
【００１０】
請求項４に係る画像形成装置では、前記差分値を一定にし、非画像領域への供給電流の電流値をゼロにするように現像ポテンシャルを制御するので、地肌汚れを確実に防止することができる。
請求項５に係る画像形成装置では、現像装置にトナーを補給した後に、非画像領域の現像ポテンシャルを制御するので、トナー補給後に発生するトナー凝集体による感光体の地肌汚れを防止することができる。
請求項６に係る画像形成装置では、現像装置にトナーを補給した後に、ベタ画像領域となる感光体の帯電電位と、ベタ画像領域に対向する現像ローラの分割領域の電位とが等しくなるように制御するので、現像ポテンシャルがゼロとなり、感光体の地肌汚れを確実に防止することができる。
請求項７に係る画像形成装置では、ベタ画像領域への供給電流の電流値と、非画像領域への供給電流の電流値との差分値が、現像装置へのトナー補給前後で等しくなるように制御するので、感光体の地肌汚れを防止しつつ画像濃度の安定を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示している。この図に基づき画像形成装置の構成と機能を説明する。この画像形成装置は、反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）を採用している。すなわち、この画像形成装置では、感光体（像担持体）１の表面にレーザ露光によって静電潜像が形成され、さらにマイナス帯電トナーによって現像が行われる。
この画像形成装置には、原稿載置台上に原稿Ｐ１が載置されている。この原稿Ｐ１の下方には、光源Ｇが設けられている。光源Ｇからの光は、ビームスプリッタＢで光路を９０度変更させられてから原稿Ｐ１を照射する。この照射光は原稿Ｐ１で反射して再びビームスプリッタＢに入射し、光路を９０度変更して集光レンズＬに至る。集光レンズＬに入射した光は、集光レンズＬを通過後、撮像素子２に入射する。撮像素子２は、赤色の光のみを通過させるフィルタを備えており、赤色及び黒色の２色の画像を取得することができる。そして、撮像素子２で光電変換されて出力された赤画像信号ＳＲは画像メモリ制御部３Ｒに送られ画像データの記録が行われ、撮像素子２で光電変換されて出力された黒画像信号ＳＫは画像メモリ制御部３Ｋに送られ画像データの記録が行われる。
【００１３】
図中、矢印方向に回転駆動する感光体１は、第１帯電装置４によりほぼ−９００Ｖに一様帯電される。そして、感光体１の表面には、原稿Ｐ１の黒色部分の光学像が第１露光装置５より照射され、感光体１上に静電潜像が形成される。この静電潜像の電位は、本実施形態では−１００Ｖにされる。
この感光体１には、黒色トナーを有する第１現像装置６との対向部で、磁気ブラシ現像方式により、第１現像装置６の現像ローラ６１、６２から現像剤中のマイナス極性トナーが供給される。そして、感光体１上の静電潜像にトナー像が形成される。第１現像装置６の現像バイアスは、−５５０Ｖにされる。なお、第１現像装置６にはトナー補給装置７Ａが設けられている。
続いて、２色目の画像形成工程に移り、感光体１の表面は第２帯電装置８により−９００Ｖに再帯電される。そして、第２露光装置９により感光体表面に赤色用の静電潜像が形成される。２色目の静電潜像電位も−１００Ｖになる。この静電潜像は、赤色トナーを有する第２現像装置１０によって非接触現像を行って、トナー像を形成する。第２現像装置１０の現像ギャップは０．１〜０．３ｍｍとされ、その現像バイアス電圧は−７５０Ｖとされる。１色目の黒色トナー像部分は、第２帯電装置８による帯電によって２色目画像の静電潜像より高くなっているので、黒色トナー像と赤色トナー像とが混じり合わない。
【００１４】
感光体１上に形成された２色のトナー像は、転写装置１１の誘電体ベルト１２が感光体１と接触しているニップ部にて、レジストローラ１３によりタイミングを合わせて搬送されて来た被転写材である転写紙Ｐ２に転写され、その後、定着装置１４へ搬送されて転写紙上のトナー像が定着される。定着後、転写紙Ｐ２は画像形成装置外へ排出される。
トナー像転写後の感光体１上に残留したトナーは、クリーニング装置１５のクリーニングブラシローラ１６とクリーニングブレード１７によって掻き落とされ、クリーニング装置１５内に回収される。また、クリーニング後の感光体１の表面は、除電ランプ１８により残留電荷が除電され、次の作像に備える。
【００１５】
図２は、第２現像装置１０を示している。第２現像装置１０は、一成分非磁性現像装置である。現像ローラ１０１はアルミニウム合金やステンレス合金などの金属製の円筒状部材である。現像ローラ１０１はトナー供給ローラ１０２と接触しており、回転摺擦によりトナー供給ローラ１０２から現像ローラ１０１にトナーが供給される。トナー供給ローラ１０２は金属の芯金に、導電処理を行った発泡ポリウレタンや導電性ブラシなどの弾性部材が巻き付けられたものである。
現像ローラ１０１の現像領域手前側には、現像ローラ１０１に当接するように薄層ブレード１０３が設けられている。薄層ブレード１０３は弾性を有する金属薄板やウレタンゴムなどからなり、現像ローラ１０１上のトナー量を一定にする。現像ローラ１０１上の一定量に規制されたトナーは、現像バイアス電圧による電界の影響で、感光体１へ移行する。より具体的には、感光体１の静電潜像が形成された部分にトナーが付着し、可視像化される。
【００１６】
現像ローラ１０１は、回転軸方向に沿って複数の領域に分割されている。そして、現像ローラ１０１に電圧を印加するための電圧印加手段１０４から各分割領域に電流が供給される。この供給の際、現像電流測定手段である電流計１０５により電流値が測定される。なお、トナー供給ローラ１０２にも電圧印加手段１０４から電圧を印加可能に構成されている。
電圧印加手段１０４には、制御手段１０６が接続されている。この制御手段１０６には、電流計１０５により測定した分割領域に流入する電流値のうち、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値に基づき非画像領域に対する現像ポテンシャルを制御する。現像ポテンシャルとは、現像ローラ１０１から感光体１にトナーが付与される際の現像ローラ１０１の電位と感光体１の電位との差をいう。非画像領域の現像ポテンシャルを制御して、凝集体トナー（図７記載）が感光体１に移行しないようにすれば、第２現像装置１０へトナーを補給した後でも感光体１に地肌汚れが発生しない。
現像ローラ１０１は複数の領域に分割されているため、各領域に電圧を印加するために、複数の導線が設けられている。導線を介して各分割領域に印加される電圧値は異なるが、この印加電圧は制御手段１０６で制御する。また、感光体１の電位を認識するため第２帯電装置８が制御手段１０６と接続されている。
【００１７】
図３は、現像ニップの回転軸方向の一点における現像ローラに流れる電流の変化を示している。図に示すように、電流（Ａ）はステップ状に変化している。図中、電流値がゼロのとき現像ニップには感光体の非画像領域が存在し、電流値がマイナスのとき現像ニップには感光体の画像領域が存在する。画像領域では、現像ローラ上のトナーが感光体へ移行するので、感光体と現像ローラがトナーを介して電気的に導通する。
【００１８】
図４は、現像ニップの回転軸方向の一点における感光体に流れる電流の変化を示している。図に示すように、電流（Ａ）はステップ状に変化している。図中、電流値がプラスのときは、感光体の非画像領域が現像ニップに存在し、電流値がマイナスのときは感光体の画像領域が現像ニップに存在する。非画像領域に電流が流れるのは、非画像領域にトナーの凝集体が存在するからである（図７参照）。より具体的には、従来技術でも説明したように、凝集体トナーは極性が不安定で、全体的に正帯電（逆帯電）が強ければ感光体の地肌部に付着するからである。
本実施形態では、図７に示すように、正常帯電しているトナーは負（−）に帯電されており、トナー補給装置７Ｂ（図２記載）内のトナーと同極性である。そして、この凝集体トナー中には逆帯電した正（＋）のトナーが含まれる。
逆帯電トナーが混入しているため、非画像領域と画像領域とは共に、感光体と現像ローラとの間にトナーが介在することで電気的に接続される。そして、非画像領域であると画像領域であるとにかかわらず感光体には現像ローラ上のトナーが移行する。そして、非画像領域にトナーが移行すると、感光体表面にはいわゆる地肌汚れが発生する。
【００１９】
地肌汚れを防止する第１の方法としては、現像ローラの非画像領域への供給電流の電流値がゼロとなるように非画像領域の現像ポテンシャルを制御する方法である。具体的には、図２に示す第２帯電装置８による感光体表面の帯電量と、電圧印加手段１０４による現像ローラ１０１への印加電圧とを制御手段１０６で制御しながら、電流計１０５に電流が流れないようにする。より具体的には、第２現像装置１０にトナーを補給した後に、ベタ画像領域となる感光体１の帯電電位と、この分割領域に対向する現像ローラ１０１の分割領域の電位とが等しくなるように制御して、電流が流れないようにする。すなわち、非画像領域の電流値を図３の状態から図４の状態にして現像ポテンシャルをゼロにする。
【００２０】
地肌汚れを防止する第２の方法としては、ベタ画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、非画像領域となる分割領域への供給電流の電流値と、の差分値に基づき現像ポテンシャルを制御する方法である。例えば、前記差分値を一定にし、非画像領域への供給電流の電流値をゼロにするように現像ポテンシャルを制御する。この方法を図５及び図６を用いて具体的に説明する。図５では、非画像領域の電流値がＡ１であり、ゼロ電位となっている。ベタ画像領域の電流値はＡ２となっている。そして、非画像領域の電流値Ａ１とベタ画像領域との差分はＡ１−Ａ２となる。この状態から、正常帯電トナーに逆帯電トナーが混入すると、非画像領域及び画像領域の電流値が図６に示すように変化する。すなわち、非画像領域の電流値がＡ１からＡ１’になり、画像領域の電流値がＡ２からＡ２’になる。そこで、この第２の方法では、Ａ２’の値をゼロ、すなわち、非画像領域への供給電流がゼロになるように、Ａ２に戻す制御を行う。これにより、凝集体トナーの感光体への移行が防止され、感光体の地肌汚れを防止することができる。さらに、Ａ１’とＡ２’との差分（図６記載）をＡ１とＡ２との差分（図５記載）と等しくする制御を行うと、ベタ画像領域へのトナー付着量が一定となり、画像濃度が安定する。
【００２１】
地肌汚れを防止する第３の方法としては、図８に示すように、感光体１から転写紙へトナー像を転写する前に感光体１に対向する位置に、トナーの付着量を検出するトナー付着量検出センサ１９を設け、感光体１の非画像領域に付着したトナー量を測定する方法が挙げられる。このトナー量の測定結果に基づき、トナー補給後における感光体１の地肌部の現像ポテンシャルを制御する。具体的には、第２帯電装置８（図３記載）による帯電後の感光体１の電位と現像ローラ１０１の電位とを変化させることで感光体表面の電位を調整する。
本実施形態では、図１に示したトナー補給装置７Ｂから第２現像装置１０へのトナーを補給した直後は、感光体１の非画像領域の電位は−９００Ｖとされ、現像ローラ１０１の画像領域の電位は−７５０Ｖとされている。そこで、例えば、図９に示すように、現像ローラ１０１の電圧を−８５０Ｖに下げる。すると、感光体１と現像ローラ１０１との電位差が小さくなり、感光体１の非画像領域へ移行するトナーが減少する。さらに、図１０に示すように感光体１の画像領域の電位を−１００Ｖから−２００Ｖに引き上げるようにすると、画像領域の現像ポテンシャルは変更前と同様の６５０Ｖ差であるので、画像領域に移行するトナー量の変動はなく、画像濃度をほぼ一定にすることができる。
【００２２】
凝集体トナーはトナー補給時に発生するので、上記第１から第３の方法は、トナー補給直後に行うと特に有効である。
また、ベタ画像領域への供給電流の電流値と、非画像領域への供給電流の電流値との差分値が、第２現像装置１０へのトナー補給前後で等しくなるように制御するとさらによい。感光体の地肌汚れを防止しつつ画像濃度の安定を図ることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１の第２現像装置の詳細を示す説明図である。
【図３】図３は、現像ニップの回転軸方向の一点における現像ローラに流れる電流の変化を示す説明図であり、非画像領域に電流が流れていない状態を示している。
【図４】図４は、図３の非画像領域に電流が流れている状態を示している。
【図５】図５は、感光体の地肌汚れを防止する第２の方法に係る説明図である。現像ニップの回転軸方向の一点における現像ローラに流れる電流の変化を示す説明図であり、非画像領域に電流が流れていない状態を示している。
【図６】図６は、図５の非画像領域に電流が流れている状態を示している。
【図７】図７は、トナー凝集体を示す説明図である。
【図８】図８は、感光体の地肌汚れを防止する第３の方法に係る説明図である。
【図９】図９は、感光体の地肌汚れを防止する第３の方法に係る説明図である。
【図１０】図１０は、感光体の地肌汚れを防止する第３の方法に係る説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  感光体
２  撮像素子
３Ｒ、３Ｋ  画像メモリ制御部
４  第１帯電装置
５  第１露光装置
６  第１現像装置
６１、６２  現像ローラ
７Ａ、７Ｂ  トナー補給装置
８  第２帯電装置
９  第２露光装置
１０  第２現像装置
１０１  現像ローラ
１０２  トナー供給ローラ
１０３  薄層ブレード
１０４  電圧印加手段
１０５  電流計
１０６  制御手段
１１  転写装置
１２  誘電体ベルト
１３  レジストローラ
１４  定着装置
１５  クリーニング装置
１６  クリーニングブラシローラ
１７  クリーニングブレード
１８  除電ランプ
１９  トナー付着量検出センサ
Ｂ  ビームスプリッタ
Ｇ  光源
Ｌ  集光レンズ
Ｐ１  原稿
Ｐ２  転写紙
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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