画像形成装置の現像制御装置
【課題】現像ローラのトナー薄層の剥ぎ取りを適切に行い、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる画像形成装置の現像制御装置の提供。
【解決手段】感光体ドラム３１上の静電潜像を現像するための現像ローラ３４２と、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａを形成するとともに現像ローラ３４２の表面からトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る磁気ローラ３４３とを有するプリンタ１の現像制御装置１００は、テストパターン像形成部９１と、濃度センサ５と、動作実行部９２とを備える。テストパターン像形成部９１は、所定のタイミングで現像ローラ３４２によりトナー像としてのテストパターン像を形成させる。濃度センサ５は、テストパターン像のトナー濃度を検知する。動作実行部９２は、濃度センサ５の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる。
【解決手段】感光体ドラム３１上の静電潜像を現像するための現像ローラ３４２と、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａを形成するとともに現像ローラ３４２の表面からトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る磁気ローラ３４３とを有するプリンタ１の現像制御装置１００は、テストパターン像形成部９１と、濃度センサ５と、動作実行部９２とを備える。テストパターン像形成部９１は、所定のタイミングで現像ローラ３４２によりトナー像としてのテストパターン像を形成させる。濃度センサ５は、テストパターン像のトナー濃度を検知する。動作実行部９２は、濃度センサ５の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像制御装置、特に、像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに現像ローラの表面からトナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラと、を有する画像形成装置の現像制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すように、感光体ドラムと、感光体ドラム上の静電潜像をトナーを用いて現像する現像ローラと、現像ローラ表面にトナー薄層を形成するための磁気ローラとを備えた、所謂タッチダウン法が採用された画像形成装置が知られている。この画像形成装置において静電潜像の現像が行われる際、現像ローラ表面のトナー薄層におけるトナーは、感光体ドラムと現像ローラとの電位差により現像ローラ表面から感光体ドラム側に飛ばされる。
【０００３】
しかしながら、静電潜像が現像された後の現像ローラ表面のトナー薄層には、トナーが現像用として消費された消費領域と、消費されずにトナーが残留している非消費領域とが生じる。この場合、現像ローラ表面におけるトナーの付着状態（即ち、トナー薄層の状態）とトナーの電位差とにばらつきが生じるため、前に現像した静電潜像の少なくとも一部分が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる、いわゆる履歴現象が生じる恐れがある。
【０００４】
そこで、履歴現象の発生を抑制するための技術として、現像ローラに交流バイアスを印加するとともに磁気ローラに直流バイアスを印加して、現像ローラ表面のトナーを磁気ローラにより入れ替えるものが知られている（特許文献２、特許文献３）。
【特許文献１】米国特許第３，９２９，０９８号
【特許文献２】特開２００３−２１９６６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４５１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び特許文献３において、現像ローラ表面のトナーの入れ替えを確実に行うためには、適切なデューティ比やピーク間電圧を有する交流バイアスを現像ローラに印加させる必要がある。しかし、交流バイアスのデューティ比を変化させる方法では、現像ローラ上のトナーを完全に回収することが困難であるため、必ずしも履歴現象の発生を抑制できるとは限らない。これに対し、交流バイアスのピーク間電圧を変化させる方法は、交流バイアスのデューティ比を変化させる方法よりもトナーの入れ替えを確実に行うことができる。しかしながら、交流バイアスのピーク間電圧が大きくなると、感光体ドラムと現像ローラとの電位差が大きくなるため、現像ローラから感光体ドラムへのリーク電流が発生し易くなる。すると、黒点画像や、瞬間的に交流バイアスが落ちることにより白帯及び黒帯状の画像が出力されてしまう等の画像不良が生じる恐れがある。
【０００６】
また、このような画像不良の発生を防ぐべく、所定期間毎に、画像形成動作を停止してから現像ローラ上のトナーを回収する画像形成装置が知られている。しかしながら、現像ローラ表面のトナーの状態は、その時々に応じて異なるため、トナー回収時に現像ローラ上のトナーが必ずしも回収すべき状態にあるとは限らない。
【０００７】
そこで、本発明は、現像ローラのトナーの回収を適切に行い、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる画像形成装置の現像制御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】
【０００８】
発明１に係る画像形成装置の現像制御装置は、像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに現像ローラの表面からトナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラとを有する画像形成装置の現像制御装置であって、テストパターン像形成手段と、濃度検知部と、動作実行手段とを備える。テストパターン像形成手段は、所定のタイミングで現像ローラによりトナー像としてのテストパターン像を形成させる。濃度検知部は、テストパターン像のトナー濃度を検知する。動作実行手段は、濃度検知部の検知結果に基づいて、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる。
【０００９】
現像ローラ表面におけるトナー薄層の状態は、テストパターン像のトナー濃度に影響を及ぼす。そこで、この画像形成装置の現像制御装置は、テストパターン像のトナー濃度に基づいて、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を開始させるか否かを決定する。これにより、現像ローラの表面に形成されたトナー薄層は、現像ローラの状態に応じて適切に剥ぎ取られる。
【００１０】
発明２に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明１に係る画像形成装置の現像制御装置であって、動作実行手段は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる。
【００１１】
磁気ローラがトナー薄層の剥ぎ取り動作を行う時には、現像ローラによる現像動作を一時的に停止させる必要がある。しかし、この画像形成装置の現像制御装置によると、トナー薄層の剥ぎ取り動作は、現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取る必要がある場合に行われるため、現像ローラによる現像動作を不必要に停止させずに済む。
【００１２】
発明３に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明２に係る画像形成装置の現像制御装置であって、テストパターン像形成手段は、テストパターン像とは別の画像が所定枚数の記録媒体に記録される毎に、現像ローラによりテストパターン像を形成させる。
【００１３】
この画像形成装置の現像制御装置によると、テストパターン像の濃度は、別の画像が所定枚数分記録される毎に検知され、トナー薄層の剥ぎ取り動作は、その濃度に応じて開始されるか否かが決定される。そのため、トナー薄層の剥ぎ取り動作を行うために現像ローラの現像動作を停止させる回数は、別の画像が所定枚数印刷されるたびにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行う場合よりも、比較的少なくて済む。
【００１４】
発明４に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明１〜３のいずれかに係る画像形成装置の現像制御装置であって、磁気ローラには、トナーとキャリアとからなる磁気ブラシが形成されており、現像ローラ及び磁気ローラは、それぞれ電圧を印加されることが可能である。そして、動作実行手段は、トナー薄層の剥ぎ取り動作時、トナー薄層が磁気ブラシにより剥ぎ取られるように磁気ローラを回転させると共に、現像ローラと磁気ローラとの電位差がトナー薄層の形成時における電位差と異なるように、現像ローラ及び磁気ローラに印加される電圧を制御する。
【００１５】
現像ローラと磁気ローラとの電位差が変化すると、現像ローラ及び磁気ローラ上のトナーの帯電量（即ち、電位差）も変化する。そこで、この画像形成装置の現像制御装置は、トナー薄層の形成時には、現像ローラ及び磁気ローラの電位差が磁気ローラの表面から現像ローラの表面にトナーが飛翔するような電圧差となるように、現像ローラ及び磁気ローラそれぞれに電圧を印加する。逆に、トナー薄層の剥ぎ取り動作時には、現像制御装置は、現像ローラ及び磁気ローラの電位差が現像ローラからトナー薄層が剥がれるような電圧差となるように、現像ローラ及び磁気ローラそれぞれに電圧を印加すると共に、トナー薄層が磁気ブラシにより剥ぎ取られるように磁気ローラを回転させる。これにより、トナー薄層の剥ぎ取り動作時、トナー薄層は、現像ローラの表面から容易に剥がれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、現像ローラ表面のトナーは、現像ローラの状態に応じて適切に回収されるため、画像形成装置は、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の現像制御装置について説明する。
【００１８】
（１）画像形成装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像制御装置１００が採用されたプリンタ１の縦断面図である。図４は、プリンタ１及び現像制御装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態に係るプリンタ１は、タンデム型のカラープリンタであって、図１及び図４に示すように、通信部２、画像形成部３、濃度センサ５（濃度検知部に相当）、定着部６、シート収容部７、制御部９及びメモリ１０を備えている。
【００１９】
通信部２は、例えばＰＣ等の外部端末と通信を行うためのものであって、外部端末から送られてくる画像データや印刷指示等を受信する。
【００２０】
画像形成部３は、画像データに基づいてトナー像を形成するとともに、形成されたトナー像を用紙やＯＨＰ等の記録媒体に記録するためのものである。画像形成部３は、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応する感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄ、帯電器３２Ａ〜３２Ｄ、露光器３３Ａ〜３３Ｄ、現像装置３４Ａ〜３４Ｄ、トナーコンテナ３５Ａ〜３５Ｄ及び転写部４を含む。ここで、例えば「感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄ」のように、画像形成部３の各機能部の参照符号末尾に付されているアルファベットＡ〜Ｄは、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応するものであることを示している。また、以下の説明において、アルファベットＡ〜Ｄが各機能部の参照符号から省略されている場合は、各色の各機能部に共通するものであるとする。
【００２１】
感光体ドラム３１は、例えばアモルファスシリコンからなる感光層を有しており、その表面には静電潜像が形成される。帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させるためのものである。露光器３３は、通信部２が受信した画像データに基づいて、帯電器３２により帯電された感光体ドラム３１に対し露光して、感光体ドラム３１の表面に静電潜像を形成する。特に、露光器３３は、メモリ１０に格納されているテストパターンデータに基づいて帯電後の感光体ドラム３１を露光し、テストパターン像用の静電潜像を形成することも可能である。尚、本実施形態に係るテストパターン像は、主として、現像装置３４に収容されている２成分現像剤のトナー濃度の調整用や、後述する現像装置３４の現像ローラ３４２表面に形成されたトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作判断用として用いられる。
【００２２】
現像装置３４は、感光体ドラム３１にトナーを供給し、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像するためのものであって、ここでは、いわゆるタッチダウン現像方式を採用したものが用いられている。この現像装置３４は、図２に示すように、ケーシング３４１、現像ローラ３４２、磁気ローラ３４３、規制ブレード３４４、パドルミキサー３４５、攪拌ミキサー３４６及びトナーセンサ３４８を有している。
【００２３】
ケーシング３４１は、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を貯留するものである。ケーシング３４１の内部には、現像ローラ３４２を一部露出して配置するための開口が設けられている。
【００２４】
現像ローラ３４２は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給して感光体ドラム３１上の静電潜像を現像するためのものであって、感光体ドラム３１から所定距離離れて配置されており、図４のモータ１３ａにより回転駆動される。現像ローラ３４２には、図２に示すように、直流電源１１ａ及び交流電源１１ｂが直列に接続されており、直流電源１１ａから出力される直流電圧に交流電源１１ｂから出力される交流電圧が重畳された第１バイアスが印加される。また、現像ローラ３４２の表面には、図３に示すように、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａによりトナー薄層３４２ａが形成される。尚、モータ１３ａ及び各種電源１１ａ，１１ｂは、制御部９により制御される。
【００２５】
磁気ローラ３４３は、図２に示すように、現像ローラ３４２から所定距離離れて配置されており、図４のモータ１３ｂにより回転駆動される。磁気ローラ３４３は、複数の磁極を有する固定磁石と、固定磁石の外周を囲むように配置され、回転自在な非磁性金属材料からなる円筒状のスリーブとを有している。この磁気ローラ３４３は、図２に示すように直流電源１２と接続されており、直流電源１２から出力される直流電圧（以下、第２バイアスという）が印加される。そして、磁気ローラ３４３の表面には、図３に示すように、キャリアとトナーとからなる磁気ブラシ３４３ａが形成されている。このような構成を有する磁気ローラ３４３は、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａを形成する形成動作を行うとともに、現像ローラ３４２の表面からトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る剥ぎ取り動作を行うことができる。尚、モータ１３ｂ及び直流電源１２は、制御部９により制御される。また、磁気ローラ３４３におけるトナー薄層３４２ａの形成動作及び剥ぎ取り動作については、後述する。
【００２６】
規制ブレード３４４は、磁気ローラ３４３上に一定の層厚の磁気ブラシ３４３ａを形成するためのものである。パドルミキサー３４５及び攪拌ミキサー３４６は、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送するためのものである。尚、図２の仕切り板３４７は、ケーシング３４１の軸方向両端部においては存在しないため、パドルミキサー３４５及び攪拌ミキサー３４６間での２成分現像剤の受け渡しが可能となる。また、トナーセンサ３４８は、透磁率センサであって、２成分現像剤中のトナー濃度を検知する。
【００２７】
トナーコンテナ３５は、内部にトナーが収容され、現像装置３４の上部に着脱自在に装着される。トナーコンテナ３５内部のトナーは、現像装置３４内のトナー濃度が所定の閾値以下であるとトナーセンサ３４８により検知されると、現像装置３４内に補給される。
【００２８】
転写部４は、現像装置３４により現像されたトナー像を、用紙搬送路７ａから送られてきた記録媒体に転写するためのものである。転写部４は、図１に示すように、駆動ローラ４１及び従動ローラ４２との間に掛け渡されて循環駆動される転写ベルト４３や、転写ベルト４３を介して各感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄに対向するように配置された転写ローラ４４Ａ〜４４Ｄを有している。
【００２９】
濃度センサ５は、反射型の光学式センサで構成されており、転写ベルト４３上に設けられている。濃度センサ５は、転写ベルト４３上及び記録媒体に転写されたトナー像の濃度を検知する。
【００３０】
定着部６は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させるものであって、内部にヒータを有する加熱ローラ及び加熱ローラに押圧される加圧ローラを有している。定着部６によりトナー像が定着された記録媒体は、排出部８を介してプリンタ１の外部に排出される。
【００３１】
シート収容部７は、トナー像が転写される記録媒体（具体的には、記録用紙やＯＨＰ）を収容すると共に、シート収容部７から排出部８に延びる用紙搬送路７ａに記録媒体を送り出すものである。
【００３２】
制御部９は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータで構成されており、接続された各機能部の制御等を行う。例えば、制御部９は、画像形成部３の感光体ドラム３１の回転制御やトナーコンテナ３５から現像装置３４に補給されるトナー量の制御などを行う。特に、本実施形態に係る制御部９は、現像制御装置１００（後述）としての制御も行うが、これについては後述する。
【００３３】
メモリ１０は、制御部９におけるＣＰＵが読み出して実行するための各種制御プログラムを記憶している他、通信部２が外部端末から取得した画像データを一時的に記憶する。特に、本実施形態に係るメモリ１０は、テストパターン像のデータであるテストパターンデータを記憶している。
【００３４】
（２）現像制御装置の構成
次に、本実施形態に係る現像制御装置１００の構成について説明する。現像制御装置１００は、図４に示すように、濃度センサ５、メモリ１０及び制御部９を備える。尚、濃度センサ５及びメモリ１０については、既に説明しているため、ここでは、現像制御装置１００としての制御を行う制御部９について説明する。
【００３５】
現像制御装置１００としての制御部９は、主として、テストパターン像の形成指示や、磁気ローラ３４３が行う動作の制御を行う。このような動作を行うため、制御部９は、テストパターン像形成部９１及び動作実行部９２として機能する。
【００３６】
テストパターン像形成部９１は、所定のタイミングでトナー像としてのテストパターン像が現像ローラ３４２により形成されるように、現像ローラ３４２や露光器３３等の動作を制御する。より具体的には、画像形成部３が、テストパターン像とは別の画像（即ち、通信部２が外部端末から受信した画像データに基づく画像）を記録媒体に記録している場合においては、テストパターン像形成部９１は、この画像が記録媒体に記録される枚数（以下、印刷枚数と言う）をカウントする。そして、テストパターン像形成部９１は、カウントした印刷枚数が所定枚数となるたびに、露光器３３によりテストパターンデータに基づいて感光体ドラム３１表面を露光させ、現像ローラ３４２にテストパターン像を形成させる。ここで、所定枚数としては、例えば１００枚毎などが挙げられる。尚、テストパターン像の形成を開始させる時、テストパターン像形成部９１は、テストパターン像とは別の画像の形成動作を一時的に停止させる。より具体的には、テストパターン像の形成を開始させる時、テストパターン像形成部９１は、定着部６による定着動作や記録媒体の搬送動作をテストパターン形成時のみ一時的に停止させ、画像形成部３には、外部端末から取得した画像データが送られる代わりに、テストパターンデータがメモリ１０から送られるようにする。これにより、現像ローラ３４２により形成されたテストパターン像は、転写ベルト４３に直接転写され、濃度センサ５により濃度検知される。
【００３７】
動作実行部９２は、濃度センサ５の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせるか、それともトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせるかを決定すると共に、決定した動作が行われるように各種電源１１ａ，１１ｂ，１２や各モータ１３ａ，１３ｂを制御する。具体的には、動作実行部９２は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる。また、テストパターン像のトナー濃度が所定値よりも大きい場合は、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせる（もしくは継続させる）。尚、所定値は、例えばプリンタ１が設置される環境の条件や設計仕様等から適宜決定されるものとする。
【００３８】
ここで、動作実行部９２は、どのようにして磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作または剥ぎ取り動作を行わせるかについて、具体的に説明する。
【００３９】
磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせる場合、動作実行部９２は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３に異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が出力する各電圧を決定する。この時決定される各電圧は、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａによりトナーが現像ローラ３４２の表面に飛翔するような値に決定される。一例としては、現像ローラ３４２に印加される第１バイアスは、直流電圧Vdc＝２００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％であって、磁気ローラの第２バイアスのVdc＝４００Ｖが挙げられる。すると、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａは現像ローラ３４２の表面に接触し、第１及び第２バイアスの電圧差により現像ローラ３４２の表面にはトナーが供給され、トナー薄層３４２ａが形成される。
【００４０】
また、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる場合、動作実行部９２は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作時とは異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が出力する各電圧を決定する。この時決定される各電圧は、現像ローラ３４２の表面から磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａ側にトナーが飛翔するような値に決定される。一例としては、現像ローラ３４２に印加される第１バイアスは、直流電圧Vdc＝３００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％であって、磁気ローラの第２バイアスのVdc＝２００Ｖが挙げられる。更に、動作実行部９２は、磁気ローラ３４３が現像ローラ３４２と異なる速度で回転を行うように、モータ１３ａ，１３ｂの回転速度を制御する。一例としては、磁気ローラ３４３と現像ローラ３４２との速度比“１．５”が挙げられる。すると、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３には、トナー薄層３４２ａの形成動作時とは異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加され、現像ローラ３４２と異なる速度で回転している磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａは、現像ローラ３４２のトナー薄層３４２ａに接触する。これにより、両ローラ３４２，３４３には、トナー薄層３４２ａの形成動作時と異なる電圧差が生じ、トナー薄層３４２ａは、磁気ブラシ３４３ａにより現像ローラ３４２の表面から剥ぎ取られる。
【００４１】
尚、このようなトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、トナー薄層３４２ａが現像ローラ３４２の表面から十分に剥ぎ取られるまで行われる。
【００４２】
（３）動作
次に、プリンタ１の動作、特に、現像制御装置１００の動作について、図５を用いて説明する。はじめに、プリンタ１は電源がオンの状態にあるとする。
【００４３】
ステップＳ１〜Ｓ２：プリンタ１の通信部２は、外部端末から印刷指示と共に画像データを受信すると（Ｓ１のＹＥＳ）、画像形成部３は、受信した画像データについて画像形成動作を行う。この時、現像制御装置１００の動作実行部９２は、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａが形成されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに印加する電圧を決定する。これにより、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３には、トナー薄層３４２ａが形成されるような第１及び第２バイアスが印加され、現像ローラ３４２の表面にはトナー薄層３４２ａが形成される（Ｓ２）。尚、テストパターン像形成部９１は、印刷枚数をカウントする。
【００４４】
ステップＳ３〜Ｓ４：テストパターン像形成部９１がカウントしている印刷枚数が所定枚数未満であれば（Ｓ３のＮＯ）、プリンタ１は、ステップＳ１以降の動作を繰り返す。テストパターン像形成部９１がカウントしている印刷枚数が所定枚数以上であれば（Ｓ３のＹＥＳ）、テストパターン像形成部９１は、メモリ１０内のテストパターンデータに基づいて、現像ローラ３４２にテストパターン像を形成させる（Ｓ４）。このようにして形成されたテストパターン像は、転写部４の転写ベルト４３に転写された後、転写ベルト４３上の濃度センサ５によりトナー濃度を検知される。
【００４５】
ステップＳ５〜Ｓ６：動作実行部９２は、濃度センサ５により検知されたテストパターン像のトナー濃度と所定値とを比較する（Ｓ５）。テストパターン像のトナー濃度が所定値よりも大きい場合には（Ｓ５のＮＯ）、テストパターン像形成部９１は、カウントしていた印字枚数をリセットし（Ｓ６）、プリンタ１及び現像制御装置１００は、ステップＳ１以降の動作を行う。
【００４６】
ステップＳ７〜Ｓ８：ステップＳ５において、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合には（Ｓ５のＹＥＳ）、動作実行部９２は、トナー薄層３４２ａの形成動作を停止させ、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作が磁気ローラ３４３により行われるように、各ローラ３４２，３４３に印加される電圧の決定及び各モータ１３ａ，１３ｂの駆動を制御する（Ｓ７）。これにより、現像ローラ３４２のトナー薄層３４２ａは、現像ローラ３４２の表面から剥ぎ取られる。尚、この時、画像形成部３が画像形成動作を実行している場合は、動作実行部９２は、画像形成動作を停止させる。そして、テストパターン像形成部９１は、カウントしていた印字枚数をリセットする（Ｓ８）。
【００４７】
ステップＳ９：現像制御装置１００は、プリンタ１の電源がオフとなるまでステップＳ１以降の動作を繰り返し、プリンタ１の電源がオフとなると、一連の動作を終了する。
【００４８】
（４）効果
本実施形態に係る現像制御装置１００は、所定のタイミングで現像ローラ３４２によりトナー像としてのテストパターン像を形成させると、このテストパターン像のトナー濃度の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせるか否かを決定する。これにより、現像ローラ３４２の表面に形成されたトナー薄層３４２ａは、現像ローラ３４２の状態に応じて適切に剥ぎ取られる。
【００４９】
特に、現像制御装置１００は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合に、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う。このように、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、現像ローラ３４２上のトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る必要がある場合に行われるため、現像ローラ３４２による現像動作を不必要に停止させずに済む。
【００５０】
更に、現像制御装置１００によると、テストパターン像の濃度は、テストパターン像以外の別の画像が所定枚数分記録される毎に検知され、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、その濃度に応じて開始されるか否かが決定される。そのため、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行うために現像ローラ３４２の現像動作を停止させる回数は、別の画像が所定枚数印刷されるたびにトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う場合よりも、比較的少なくて済む。
【００５１】
ところで、現像ローラ３４２と磁気ローラ３４３との電位差が変化すると、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３上のトナーの帯電量（即ち、電位差）も変化する。そこで、本実施形態に係る現像制御装置１００は、トナー薄層３４２ａの形成時には、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３の電位差が磁気ローラ３４３の表面から現像ローラ３４２の表面にトナーが飛翔するような電圧差となるように、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに電圧を印加する。逆に、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作時には、現像制御装置１００は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３の電位差が現像ローラ３４２からトナー薄層３４２ａが剥がれるような電圧差となるように、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに電圧を印加すると共に、トナー薄層３４２ａが磁気ブラシ３４３ａにより剥ぎ取られるように磁気ローラ３４３を回転させる。これにより、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作時、トナー薄層３４２ａは、磁気ローラ３４３に形成された磁気ブラシ３４３ａにより、現像ローラ３４２の表面から容易に剥がれる。
【実施例】
【００５２】
本発明の現像制御装置１００が採用されたプリンタ１を用いて連続印刷を行った場合の、履歴現象を含む画像不良及び画像濃度の抑制効果について調査した。本実施例では、感光体ドラム３１、現像ローラ３４２、磁気ローラ３４３の各直径は、順に３０mｍ、１６mｍ、２０ｍｍであって、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３間の距離は３５０μｍであるプリンタ１を用いた。また、感光体ドラム３１の線速は１８０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体ドラム３１の表面電位は３１０Ｖ、２成分現像剤中のトナーは２０μＣ／ｇ、トナー粒径（体積平均粒径）及びキャリア粒径（重量平均粒径）は、それぞれ７．５μｍ、５０μｍであるものを用いた。更に、現像ローラ３４２には、第１バイアスとして、直流電圧Vdc＝３００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％である電圧を印加し、磁気ローラ３４３には、第２バイアスとして、Vdc＝２００Ｖ、ピーク間電圧Vpp＝３００Ｖ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％である電圧を印加した。また、テストパターン像にはベタ画像を用い、テストパターン像を印刷枚数が１００枚となるごとに形成した。
【００５３】
図６は、このようなプリンタ１において、テストパターン像のトナー濃度が１．３以下である時にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う場合において、印刷枚数が任意に１００枚となる期間を抽出した結果と（本発明の実施例）、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わない場合の結果（比較例）とを示す。尚、図６の実施例及び比較例の両結果は、印字率が５０％の画像を連続印刷させた場合の結果を示している。
【００５４】
図６から明らかなように、本発明では、印刷枚数に依存せず、印刷される画像の濃度はほぼ一定に保たれ、かつ画像不良についても発生しなかった。これに対し、比較例では、印刷される枚数が多くなるのに伴い、印刷される画像の濃度は不均一となり、画像不良については数回生じたことが確認された。
【００５５】
従って、本発明によれば、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作が行われない場合よりも、長期にわたり良好な画像形成を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置の各機種や、これらの機能及びスキャナ機能を併せ持つ複合機として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の現像制御装置が採用されたプリンタの概略断面図。
【図２】現像装置の縦断面図。
【図３】タッチダウン現像方式の現像装置の概略を説明するための図。
【図４】本実施形態に係るプリンタ及び現像制御装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図５】本実施形態に係るプリンタ、特に現像制御装置の全体的な動作を説明するためのフロー図。
【図６】本実施形態に係るプリンタを用いて連続印刷を行った場合の、画像不良の抑制効果を示す表。
【符号の説明】
【００５８】
１ プリンタ
３ 画像形成部
３１ 感光体ドラム
３３ 露光器
３４ 現像装置
３４２ 現像ローラ
３４２ａ トナー薄層
３４３ 磁気ローラ
３４３ａ 磁気ブラシ
４３ 転写ベルト
５ 濃度センサ
９ 制御部
９１ テストパターン像形成部
９２ 動作実行部
１１ａ、１２ 直流電源
１１ｂ 交流電源
１００ 現像制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像制御装置、特に、像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに現像ローラの表面からトナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラと、を有する画像形成装置の現像制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すように、感光体ドラムと、感光体ドラム上の静電潜像をトナーを用いて現像する現像ローラと、現像ローラ表面にトナー薄層を形成するための磁気ローラとを備えた、所謂タッチダウン法が採用された画像形成装置が知られている。この画像形成装置において静電潜像の現像が行われる際、現像ローラ表面のトナー薄層におけるトナーは、感光体ドラムと現像ローラとの電位差により現像ローラ表面から感光体ドラム側に飛ばされる。
【０００３】
しかしながら、静電潜像が現像された後の現像ローラ表面のトナー薄層には、トナーが現像用として消費された消費領域と、消費されずにトナーが残留している非消費領域とが生じる。この場合、現像ローラ表面におけるトナーの付着状態（即ち、トナー薄層の状態）とトナーの電位差とにばらつきが生じるため、前に現像した静電潜像の少なくとも一部分が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる、いわゆる履歴現象が生じる恐れがある。
【０００４】
そこで、履歴現象の発生を抑制するための技術として、現像ローラに交流バイアスを印加するとともに磁気ローラに直流バイアスを印加して、現像ローラ表面のトナーを磁気ローラにより入れ替えるものが知られている（特許文献２、特許文献３）。
【特許文献１】米国特許第３，９２９，０９８号
【特許文献２】特開２００３−２１９６６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４５１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び特許文献３において、現像ローラ表面のトナーの入れ替えを確実に行うためには、適切なデューティ比やピーク間電圧を有する交流バイアスを現像ローラに印加させる必要がある。しかし、交流バイアスのデューティ比を変化させる方法では、現像ローラ上のトナーを完全に回収することが困難であるため、必ずしも履歴現象の発生を抑制できるとは限らない。これに対し、交流バイアスのピーク間電圧を変化させる方法は、交流バイアスのデューティ比を変化させる方法よりもトナーの入れ替えを確実に行うことができる。しかしながら、交流バイアスのピーク間電圧が大きくなると、感光体ドラムと現像ローラとの電位差が大きくなるため、現像ローラから感光体ドラムへのリーク電流が発生し易くなる。すると、黒点画像や、瞬間的に交流バイアスが落ちることにより白帯及び黒帯状の画像が出力されてしまう等の画像不良が生じる恐れがある。
【０００６】
また、このような画像不良の発生を防ぐべく、所定期間毎に、画像形成動作を停止してから現像ローラ上のトナーを回収する画像形成装置が知られている。しかしながら、現像ローラ表面のトナーの状態は、その時々に応じて異なるため、トナー回収時に現像ローラ上のトナーが必ずしも回収すべき状態にあるとは限らない。
【０００７】
そこで、本発明は、現像ローラのトナーの回収を適切に行い、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる画像形成装置の現像制御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】
【０００８】
発明１に係る画像形成装置の現像制御装置は、像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに現像ローラの表面からトナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラとを有する画像形成装置の現像制御装置であって、テストパターン像形成手段と、濃度検知部と、動作実行手段とを備える。テストパターン像形成手段は、所定のタイミングで現像ローラによりトナー像としてのテストパターン像を形成させる。濃度検知部は、テストパターン像のトナー濃度を検知する。動作実行手段は、濃度検知部の検知結果に基づいて、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる。
【０００９】
現像ローラ表面におけるトナー薄層の状態は、テストパターン像のトナー濃度に影響を及ぼす。そこで、この画像形成装置の現像制御装置は、テストパターン像のトナー濃度に基づいて、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を開始させるか否かを決定する。これにより、現像ローラの表面に形成されたトナー薄層は、現像ローラの状態に応じて適切に剥ぎ取られる。
【００１０】
発明２に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明１に係る画像形成装置の現像制御装置であって、動作実行手段は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、磁気ローラにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる。
【００１１】
磁気ローラがトナー薄層の剥ぎ取り動作を行う時には、現像ローラによる現像動作を一時的に停止させる必要がある。しかし、この画像形成装置の現像制御装置によると、トナー薄層の剥ぎ取り動作は、現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取る必要がある場合に行われるため、現像ローラによる現像動作を不必要に停止させずに済む。
【００１２】
発明３に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明２に係る画像形成装置の現像制御装置であって、テストパターン像形成手段は、テストパターン像とは別の画像が所定枚数の記録媒体に記録される毎に、現像ローラによりテストパターン像を形成させる。
【００１３】
この画像形成装置の現像制御装置によると、テストパターン像の濃度は、別の画像が所定枚数分記録される毎に検知され、トナー薄層の剥ぎ取り動作は、その濃度に応じて開始されるか否かが決定される。そのため、トナー薄層の剥ぎ取り動作を行うために現像ローラの現像動作を停止させる回数は、別の画像が所定枚数印刷されるたびにトナー薄層の剥ぎ取り動作を行う場合よりも、比較的少なくて済む。
【００１４】
発明４に係る画像形成装置の現像制御装置は、発明１〜３のいずれかに係る画像形成装置の現像制御装置であって、磁気ローラには、トナーとキャリアとからなる磁気ブラシが形成されており、現像ローラ及び磁気ローラは、それぞれ電圧を印加されることが可能である。そして、動作実行手段は、トナー薄層の剥ぎ取り動作時、トナー薄層が磁気ブラシにより剥ぎ取られるように磁気ローラを回転させると共に、現像ローラと磁気ローラとの電位差がトナー薄層の形成時における電位差と異なるように、現像ローラ及び磁気ローラに印加される電圧を制御する。
【００１５】
現像ローラと磁気ローラとの電位差が変化すると、現像ローラ及び磁気ローラ上のトナーの帯電量（即ち、電位差）も変化する。そこで、この画像形成装置の現像制御装置は、トナー薄層の形成時には、現像ローラ及び磁気ローラの電位差が磁気ローラの表面から現像ローラの表面にトナーが飛翔するような電圧差となるように、現像ローラ及び磁気ローラそれぞれに電圧を印加する。逆に、トナー薄層の剥ぎ取り動作時には、現像制御装置は、現像ローラ及び磁気ローラの電位差が現像ローラからトナー薄層が剥がれるような電圧差となるように、現像ローラ及び磁気ローラそれぞれに電圧を印加すると共に、トナー薄層が磁気ブラシにより剥ぎ取られるように磁気ローラを回転させる。これにより、トナー薄層の剥ぎ取り動作時、トナー薄層は、現像ローラの表面から容易に剥がれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、現像ローラ表面のトナーは、現像ローラの状態に応じて適切に回収されるため、画像形成装置は、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の現像制御装置について説明する。
【００１８】
（１）画像形成装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像制御装置１００が採用されたプリンタ１の縦断面図である。図４は、プリンタ１及び現像制御装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態に係るプリンタ１は、タンデム型のカラープリンタであって、図１及び図４に示すように、通信部２、画像形成部３、濃度センサ５（濃度検知部に相当）、定着部６、シート収容部７、制御部９及びメモリ１０を備えている。
【００１９】
通信部２は、例えばＰＣ等の外部端末と通信を行うためのものであって、外部端末から送られてくる画像データや印刷指示等を受信する。
【００２０】
画像形成部３は、画像データに基づいてトナー像を形成するとともに、形成されたトナー像を用紙やＯＨＰ等の記録媒体に記録するためのものである。画像形成部３は、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応する感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄ、帯電器３２Ａ〜３２Ｄ、露光器３３Ａ〜３３Ｄ、現像装置３４Ａ〜３４Ｄ、トナーコンテナ３５Ａ〜３５Ｄ及び転写部４を含む。ここで、例えば「感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄ」のように、画像形成部３の各機能部の参照符号末尾に付されているアルファベットＡ〜Ｄは、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応するものであることを示している。また、以下の説明において、アルファベットＡ〜Ｄが各機能部の参照符号から省略されている場合は、各色の各機能部に共通するものであるとする。
【００２１】
感光体ドラム３１は、例えばアモルファスシリコンからなる感光層を有しており、その表面には静電潜像が形成される。帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させるためのものである。露光器３３は、通信部２が受信した画像データに基づいて、帯電器３２により帯電された感光体ドラム３１に対し露光して、感光体ドラム３１の表面に静電潜像を形成する。特に、露光器３３は、メモリ１０に格納されているテストパターンデータに基づいて帯電後の感光体ドラム３１を露光し、テストパターン像用の静電潜像を形成することも可能である。尚、本実施形態に係るテストパターン像は、主として、現像装置３４に収容されている２成分現像剤のトナー濃度の調整用や、後述する現像装置３４の現像ローラ３４２表面に形成されたトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作判断用として用いられる。
【００２２】
現像装置３４は、感光体ドラム３１にトナーを供給し、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像するためのものであって、ここでは、いわゆるタッチダウン現像方式を採用したものが用いられている。この現像装置３４は、図２に示すように、ケーシング３４１、現像ローラ３４２、磁気ローラ３４３、規制ブレード３４４、パドルミキサー３４５、攪拌ミキサー３４６及びトナーセンサ３４８を有している。
【００２３】
ケーシング３４１は、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を貯留するものである。ケーシング３４１の内部には、現像ローラ３４２を一部露出して配置するための開口が設けられている。
【００２４】
現像ローラ３４２は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給して感光体ドラム３１上の静電潜像を現像するためのものであって、感光体ドラム３１から所定距離離れて配置されており、図４のモータ１３ａにより回転駆動される。現像ローラ３４２には、図２に示すように、直流電源１１ａ及び交流電源１１ｂが直列に接続されており、直流電源１１ａから出力される直流電圧に交流電源１１ｂから出力される交流電圧が重畳された第１バイアスが印加される。また、現像ローラ３４２の表面には、図３に示すように、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａによりトナー薄層３４２ａが形成される。尚、モータ１３ａ及び各種電源１１ａ，１１ｂは、制御部９により制御される。
【００２５】
磁気ローラ３４３は、図２に示すように、現像ローラ３４２から所定距離離れて配置されており、図４のモータ１３ｂにより回転駆動される。磁気ローラ３４３は、複数の磁極を有する固定磁石と、固定磁石の外周を囲むように配置され、回転自在な非磁性金属材料からなる円筒状のスリーブとを有している。この磁気ローラ３４３は、図２に示すように直流電源１２と接続されており、直流電源１２から出力される直流電圧（以下、第２バイアスという）が印加される。そして、磁気ローラ３４３の表面には、図３に示すように、キャリアとトナーとからなる磁気ブラシ３４３ａが形成されている。このような構成を有する磁気ローラ３４３は、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａを形成する形成動作を行うとともに、現像ローラ３４２の表面からトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る剥ぎ取り動作を行うことができる。尚、モータ１３ｂ及び直流電源１２は、制御部９により制御される。また、磁気ローラ３４３におけるトナー薄層３４２ａの形成動作及び剥ぎ取り動作については、後述する。
【００２６】
規制ブレード３４４は、磁気ローラ３４３上に一定の層厚の磁気ブラシ３４３ａを形成するためのものである。パドルミキサー３４５及び攪拌ミキサー３４６は、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送するためのものである。尚、図２の仕切り板３４７は、ケーシング３４１の軸方向両端部においては存在しないため、パドルミキサー３４５及び攪拌ミキサー３４６間での２成分現像剤の受け渡しが可能となる。また、トナーセンサ３４８は、透磁率センサであって、２成分現像剤中のトナー濃度を検知する。
【００２７】
トナーコンテナ３５は、内部にトナーが収容され、現像装置３４の上部に着脱自在に装着される。トナーコンテナ３５内部のトナーは、現像装置３４内のトナー濃度が所定の閾値以下であるとトナーセンサ３４８により検知されると、現像装置３４内に補給される。
【００２８】
転写部４は、現像装置３４により現像されたトナー像を、用紙搬送路７ａから送られてきた記録媒体に転写するためのものである。転写部４は、図１に示すように、駆動ローラ４１及び従動ローラ４２との間に掛け渡されて循環駆動される転写ベルト４３や、転写ベルト４３を介して各感光体ドラム３１Ａ〜３１Ｄに対向するように配置された転写ローラ４４Ａ〜４４Ｄを有している。
【００２９】
濃度センサ５は、反射型の光学式センサで構成されており、転写ベルト４３上に設けられている。濃度センサ５は、転写ベルト４３上及び記録媒体に転写されたトナー像の濃度を検知する。
【００３０】
定着部６は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させるものであって、内部にヒータを有する加熱ローラ及び加熱ローラに押圧される加圧ローラを有している。定着部６によりトナー像が定着された記録媒体は、排出部８を介してプリンタ１の外部に排出される。
【００３１】
シート収容部７は、トナー像が転写される記録媒体（具体的には、記録用紙やＯＨＰ）を収容すると共に、シート収容部７から排出部８に延びる用紙搬送路７ａに記録媒体を送り出すものである。
【００３２】
制御部９は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータで構成されており、接続された各機能部の制御等を行う。例えば、制御部９は、画像形成部３の感光体ドラム３１の回転制御やトナーコンテナ３５から現像装置３４に補給されるトナー量の制御などを行う。特に、本実施形態に係る制御部９は、現像制御装置１００（後述）としての制御も行うが、これについては後述する。
【００３３】
メモリ１０は、制御部９におけるＣＰＵが読み出して実行するための各種制御プログラムを記憶している他、通信部２が外部端末から取得した画像データを一時的に記憶する。特に、本実施形態に係るメモリ１０は、テストパターン像のデータであるテストパターンデータを記憶している。
【００３４】
（２）現像制御装置の構成
次に、本実施形態に係る現像制御装置１００の構成について説明する。現像制御装置１００は、図４に示すように、濃度センサ５、メモリ１０及び制御部９を備える。尚、濃度センサ５及びメモリ１０については、既に説明しているため、ここでは、現像制御装置１００としての制御を行う制御部９について説明する。
【００３５】
現像制御装置１００としての制御部９は、主として、テストパターン像の形成指示や、磁気ローラ３４３が行う動作の制御を行う。このような動作を行うため、制御部９は、テストパターン像形成部９１及び動作実行部９２として機能する。
【００３６】
テストパターン像形成部９１は、所定のタイミングでトナー像としてのテストパターン像が現像ローラ３４２により形成されるように、現像ローラ３４２や露光器３３等の動作を制御する。より具体的には、画像形成部３が、テストパターン像とは別の画像（即ち、通信部２が外部端末から受信した画像データに基づく画像）を記録媒体に記録している場合においては、テストパターン像形成部９１は、この画像が記録媒体に記録される枚数（以下、印刷枚数と言う）をカウントする。そして、テストパターン像形成部９１は、カウントした印刷枚数が所定枚数となるたびに、露光器３３によりテストパターンデータに基づいて感光体ドラム３１表面を露光させ、現像ローラ３４２にテストパターン像を形成させる。ここで、所定枚数としては、例えば１００枚毎などが挙げられる。尚、テストパターン像の形成を開始させる時、テストパターン像形成部９１は、テストパターン像とは別の画像の形成動作を一時的に停止させる。より具体的には、テストパターン像の形成を開始させる時、テストパターン像形成部９１は、定着部６による定着動作や記録媒体の搬送動作をテストパターン形成時のみ一時的に停止させ、画像形成部３には、外部端末から取得した画像データが送られる代わりに、テストパターンデータがメモリ１０から送られるようにする。これにより、現像ローラ３４２により形成されたテストパターン像は、転写ベルト４３に直接転写され、濃度センサ５により濃度検知される。
【００３７】
動作実行部９２は、濃度センサ５の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせるか、それともトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせるかを決定すると共に、決定した動作が行われるように各種電源１１ａ，１１ｂ，１２や各モータ１３ａ，１３ｂを制御する。具体的には、動作実行部９２は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる。また、テストパターン像のトナー濃度が所定値よりも大きい場合は、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせる（もしくは継続させる）。尚、所定値は、例えばプリンタ１が設置される環境の条件や設計仕様等から適宜決定されるものとする。
【００３８】
ここで、動作実行部９２は、どのようにして磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作または剥ぎ取り動作を行わせるかについて、具体的に説明する。
【００３９】
磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作を行わせる場合、動作実行部９２は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３に異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が出力する各電圧を決定する。この時決定される各電圧は、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａによりトナーが現像ローラ３４２の表面に飛翔するような値に決定される。一例としては、現像ローラ３４２に印加される第１バイアスは、直流電圧Vdc＝２００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％であって、磁気ローラの第２バイアスのVdc＝４００Ｖが挙げられる。すると、磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａは現像ローラ３４２の表面に接触し、第１及び第２バイアスの電圧差により現像ローラ３４２の表面にはトナーが供給され、トナー薄層３４２ａが形成される。
【００４０】
また、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせる場合、動作実行部９２は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの形成動作時とは異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が出力する各電圧を決定する。この時決定される各電圧は、現像ローラ３４２の表面から磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａ側にトナーが飛翔するような値に決定される。一例としては、現像ローラ３４２に印加される第１バイアスは、直流電圧Vdc＝３００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％であって、磁気ローラの第２バイアスのVdc＝２００Ｖが挙げられる。更に、動作実行部９２は、磁気ローラ３４３が現像ローラ３４２と異なる速度で回転を行うように、モータ１３ａ，１３ｂの回転速度を制御する。一例としては、磁気ローラ３４３と現像ローラ３４２との速度比“１．５”が挙げられる。すると、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３には、トナー薄層３４２ａの形成動作時とは異なる第１及び第２バイアスがそれぞれ印加され、現像ローラ３４２と異なる速度で回転している磁気ローラ３４３の磁気ブラシ３４３ａは、現像ローラ３４２のトナー薄層３４２ａに接触する。これにより、両ローラ３４２，３４３には、トナー薄層３４２ａの形成動作時と異なる電圧差が生じ、トナー薄層３４２ａは、磁気ブラシ３４３ａにより現像ローラ３４２の表面から剥ぎ取られる。
【００４１】
尚、このようなトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、トナー薄層３４２ａが現像ローラ３４２の表面から十分に剥ぎ取られるまで行われる。
【００４２】
（３）動作
次に、プリンタ１の動作、特に、現像制御装置１００の動作について、図５を用いて説明する。はじめに、プリンタ１は電源がオンの状態にあるとする。
【００４３】
ステップＳ１〜Ｓ２：プリンタ１の通信部２は、外部端末から印刷指示と共に画像データを受信すると（Ｓ１のＹＥＳ）、画像形成部３は、受信した画像データについて画像形成動作を行う。この時、現像制御装置１００の動作実行部９２は、現像ローラ３４２の表面にトナー薄層３４２ａが形成されるように、各種電源１１ａ，１１ｂ，１２が現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに印加する電圧を決定する。これにより、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３には、トナー薄層３４２ａが形成されるような第１及び第２バイアスが印加され、現像ローラ３４２の表面にはトナー薄層３４２ａが形成される（Ｓ２）。尚、テストパターン像形成部９１は、印刷枚数をカウントする。
【００４４】
ステップＳ３〜Ｓ４：テストパターン像形成部９１がカウントしている印刷枚数が所定枚数未満であれば（Ｓ３のＮＯ）、プリンタ１は、ステップＳ１以降の動作を繰り返す。テストパターン像形成部９１がカウントしている印刷枚数が所定枚数以上であれば（Ｓ３のＹＥＳ）、テストパターン像形成部９１は、メモリ１０内のテストパターンデータに基づいて、現像ローラ３４２にテストパターン像を形成させる（Ｓ４）。このようにして形成されたテストパターン像は、転写部４の転写ベルト４３に転写された後、転写ベルト４３上の濃度センサ５によりトナー濃度を検知される。
【００４５】
ステップＳ５〜Ｓ６：動作実行部９２は、濃度センサ５により検知されたテストパターン像のトナー濃度と所定値とを比較する（Ｓ５）。テストパターン像のトナー濃度が所定値よりも大きい場合には（Ｓ５のＮＯ）、テストパターン像形成部９１は、カウントしていた印字枚数をリセットし（Ｓ６）、プリンタ１及び現像制御装置１００は、ステップＳ１以降の動作を行う。
【００４６】
ステップＳ７〜Ｓ８：ステップＳ５において、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合には（Ｓ５のＹＥＳ）、動作実行部９２は、トナー薄層３４２ａの形成動作を停止させ、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作が磁気ローラ３４３により行われるように、各ローラ３４２，３４３に印加される電圧の決定及び各モータ１３ａ，１３ｂの駆動を制御する（Ｓ７）。これにより、現像ローラ３４２のトナー薄層３４２ａは、現像ローラ３４２の表面から剥ぎ取られる。尚、この時、画像形成部３が画像形成動作を実行している場合は、動作実行部９２は、画像形成動作を停止させる。そして、テストパターン像形成部９１は、カウントしていた印字枚数をリセットする（Ｓ８）。
【００４７】
ステップＳ９：現像制御装置１００は、プリンタ１の電源がオフとなるまでステップＳ１以降の動作を繰り返し、プリンタ１の電源がオフとなると、一連の動作を終了する。
【００４８】
（４）効果
本実施形態に係る現像制御装置１００は、所定のタイミングで現像ローラ３４２によりトナー像としてのテストパターン像を形成させると、このテストパターン像のトナー濃度の検知結果に基づいて、磁気ローラ３４３にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わせるか否かを決定する。これにより、現像ローラ３４２の表面に形成されたトナー薄層３４２ａは、現像ローラ３４２の状態に応じて適切に剥ぎ取られる。
【００４９】
特に、現像制御装置１００は、テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合に、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う。このように、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、現像ローラ３４２上のトナー薄層３４２ａを剥ぎ取る必要がある場合に行われるため、現像ローラ３４２による現像動作を不必要に停止させずに済む。
【００５０】
更に、現像制御装置１００によると、テストパターン像の濃度は、テストパターン像以外の別の画像が所定枚数分記録される毎に検知され、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作は、その濃度に応じて開始されるか否かが決定される。そのため、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行うために現像ローラ３４２の現像動作を停止させる回数は、別の画像が所定枚数印刷されるたびにトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う場合よりも、比較的少なくて済む。
【００５１】
ところで、現像ローラ３４２と磁気ローラ３４３との電位差が変化すると、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３上のトナーの帯電量（即ち、電位差）も変化する。そこで、本実施形態に係る現像制御装置１００は、トナー薄層３４２ａの形成時には、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３の電位差が磁気ローラ３４３の表面から現像ローラ３４２の表面にトナーが飛翔するような電圧差となるように、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに電圧を印加する。逆に、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作時には、現像制御装置１００は、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３の電位差が現像ローラ３４２からトナー薄層３４２ａが剥がれるような電圧差となるように、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３それぞれに電圧を印加すると共に、トナー薄層３４２ａが磁気ブラシ３４３ａにより剥ぎ取られるように磁気ローラ３４３を回転させる。これにより、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作時、トナー薄層３４２ａは、磁気ローラ３４３に形成された磁気ブラシ３４３ａにより、現像ローラ３４２の表面から容易に剥がれる。
【実施例】
【００５２】
本発明の現像制御装置１００が採用されたプリンタ１を用いて連続印刷を行った場合の、履歴現象を含む画像不良及び画像濃度の抑制効果について調査した。本実施例では、感光体ドラム３１、現像ローラ３４２、磁気ローラ３４３の各直径は、順に３０mｍ、１６mｍ、２０ｍｍであって、現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３間の距離は３５０μｍであるプリンタ１を用いた。また、感光体ドラム３１の線速は１８０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体ドラム３１の表面電位は３１０Ｖ、２成分現像剤中のトナーは２０μＣ／ｇ、トナー粒径（体積平均粒径）及びキャリア粒径（重量平均粒径）は、それぞれ７．５μｍ、５０μｍであるものを用いた。更に、現像ローラ３４２には、第１バイアスとして、直流電圧Vdc＝３００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Vpp＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％である電圧を印加し、磁気ローラ３４３には、第２バイアスとして、Vdc＝２００Ｖ、ピーク間電圧Vpp＝３００Ｖ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％である電圧を印加した。また、テストパターン像にはベタ画像を用い、テストパターン像を印刷枚数が１００枚となるごとに形成した。
【００５３】
図６は、このようなプリンタ１において、テストパターン像のトナー濃度が１．３以下である時にトナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行う場合において、印刷枚数が任意に１００枚となる期間を抽出した結果と（本発明の実施例）、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作を行わない場合の結果（比較例）とを示す。尚、図６の実施例及び比較例の両結果は、印字率が５０％の画像を連続印刷させた場合の結果を示している。
【００５４】
図６から明らかなように、本発明では、印刷枚数に依存せず、印刷される画像の濃度はほぼ一定に保たれ、かつ画像不良についても発生しなかった。これに対し、比較例では、印刷される枚数が多くなるのに伴い、印刷される画像の濃度は不均一となり、画像不良については数回生じたことが確認された。
【００５５】
従って、本発明によれば、トナー薄層３４２ａの剥ぎ取り動作が行われない場合よりも、長期にわたり良好な画像形成を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置の各機種や、これらの機能及びスキャナ機能を併せ持つ複合機として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の現像制御装置が採用されたプリンタの概略断面図。
【図２】現像装置の縦断面図。
【図３】タッチダウン現像方式の現像装置の概略を説明するための図。
【図４】本実施形態に係るプリンタ及び現像制御装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図５】本実施形態に係るプリンタ、特に現像制御装置の全体的な動作を説明するためのフロー図。
【図６】本実施形態に係るプリンタを用いて連続印刷を行った場合の、画像不良の抑制効果を示す表。
【符号の説明】
【００５８】
１ プリンタ
３ 画像形成部
３１ 感光体ドラム
３３ 露光器
３４ 現像装置
３４２ 現像ローラ
３４２ａ トナー薄層
３４３ 磁気ローラ
３４３ａ 磁気ブラシ
４３ 転写ベルト
５ 濃度センサ
９ 制御部
９１ テストパターン像形成部
９２ 動作実行部
１１ａ、１２ 直流電源
１１ｂ 交流電源
１００ 現像制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに前記現像ローラの表面から前記トナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラと、を有する画像形成装置の現像制御装置であって、
所定のタイミングで前記現像ローラによりトナー像としてのテストパターン像を形成させるテストパターン像形成手段と、
前記テストパターン像のトナー濃度を検知する濃度検知部と、
前記濃度検知部の検知結果に基づいて、前記磁気ローラに前記トナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる動作実行手段と、
を備える、画像形成装置の現像制御装置。
【請求項２】
前記動作実行手段は、前記テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、前記磁気ローラに前記トナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる、
請求項１に記載の画像形成装置の現像制御装置。
【請求項３】
前記テストパターン像形成手段は、前記テストパターン像とは別の画像が所定枚数の記録媒体に記録される毎に、前記現像ローラにより前記テストパターン像を形成させる、
請求項２に記載の画像形成装置の現像制御装置。
【請求項４】
前記磁気ローラには、前記トナーとキャリアとからなる磁気ブラシが形成され、
前記現像ローラ及び前記磁気ローラは、それぞれ電圧を印加されることが可能であって、
前記動作実行手段は、前記トナー薄層の剥ぎ取り動作時、前記トナー薄層が前記磁気ブラシにより剥ぎ取られるように前記磁気ローラを回転させると共に、前記現像ローラと前記磁気ローラとの電位差が前記トナー薄層の形成時における前記電位差と異なるように、前記現像ローラ及び前記磁気ローラに印加される電圧を制御する、
請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置の現像制御装置。
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラの表面にトナー薄層を形成するとともに前記現像ローラの表面から前記トナー薄層を剥ぎ取る磁気ローラと、を有する画像形成装置の現像制御装置であって、
所定のタイミングで前記現像ローラによりトナー像としてのテストパターン像を形成させるテストパターン像形成手段と、
前記テストパターン像のトナー濃度を検知する濃度検知部と、
前記濃度検知部の検知結果に基づいて、前記磁気ローラに前記トナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる動作実行手段と、
を備える、画像形成装置の現像制御装置。
【請求項２】
前記動作実行手段は、前記テストパターン像のトナー濃度が所定値以下である場合、前記磁気ローラに前記トナー薄層の剥ぎ取り動作を行わせる、
請求項１に記載の画像形成装置の現像制御装置。
【請求項３】
前記テストパターン像形成手段は、前記テストパターン像とは別の画像が所定枚数の記録媒体に記録される毎に、前記現像ローラにより前記テストパターン像を形成させる、
請求項２に記載の画像形成装置の現像制御装置。
【請求項４】
前記磁気ローラには、前記トナーとキャリアとからなる磁気ブラシが形成され、
前記現像ローラ及び前記磁気ローラは、それぞれ電圧を印加されることが可能であって、
前記動作実行手段は、前記トナー薄層の剥ぎ取り動作時、前記トナー薄層が前記磁気ブラシにより剥ぎ取られるように前記磁気ローラを回転させると共に、前記現像ローラと前記磁気ローラとの電位差が前記トナー薄層の形成時における前記電位差と異なるように、前記現像ローラ及び前記磁気ローラに印加される電圧を制御する、
請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置の現像制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−８９７９（Ｐ２００９−８９７９Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１７２６（Ｐ２００７−１７１７２６）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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