画像形成装置
【課題】現像装置の現像剤担持体の汚れを清掃部材を採用することなく簡易に清掃できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置について、その現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、清掃制御部は、画像情報の履歴のもとで現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、累積汚れ度合に応じた現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を像担持体１上に形成させ、該静電潜像を現像装置に現像させて現像剤担持体を清掃する画像形成装置。
【解決手段】画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置について、その現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、清掃制御部は、画像情報の履歴のもとで現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、累積汚れ度合に応じた現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を像担持体１上に形成させ、該静電潜像を現像装置に現像させて現像剤担持体を清掃する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置において像担持体に形成される静電潜像を今日主流の乾式現像剤を用いて現像する現像装置は、現像剤の面からみると、トナーを主体とする所謂１成分現像剤を用いる１成分現像装置と、トナー及びキャリアを主体とする所謂２成分現像剤を用いる２成分現像装置が知られている。
【０００３】
これら１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの場合でも、現像装置は現像剤を担持して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、この現像剤担持体には、トナーを現像剤担持体から静電潜像現像のために像担持体へ移行させる現像電界を形成するための現像バイアスが印加される。
【０００４】
現像バイアスとしては、１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの現像装置であれ、現像効率を向上させるために、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用する場合がある。特に、画像形成装置の高速化が求められる場合には、このような現像バイアスが採用される傾向にある。
【０００５】
２成分現像装置では現像剤担持体に内蔵した磁界発生体の作用で現像剤を現像剤担持体の表面に磁気ブラシの態様で保持し、現像域へ搬送するので、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されている。
【０００６】
一方、１成分現像装置では、現像バイアスとして直流電圧が採用される場合は、現像剤担持体は通常像担持体に接触配置されるが、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合は、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されるのが一般的である。
【０００７】
いずれにしても、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合、今日の画像形成装置の高速化の要求等に応じるために、現像効率を向上させるべく、重畳させる交流成分のピークツーピーク電圧Ｖｐｐ及び／又は周波数は高く設定されようとする。その結果、問題が生じてくる。このことを図１０に示す２成分現像装置を例にとって説明する。
【０００８】
図１０に示す２成分現像装置４は、現像剤Ｄを収容する現像ハウジング４０と、現像ハウジング４０に設けられた回転駆動可能のスリーブの形態の現像ローラー（現像剤担持体の例）４１と、現像ローラー４１に内蔵された磁界発生体４２と、現像ローラー４１に臨む現像剤規制部材４３を含んでいる。
【０００９】
現像装置４はさらに、現像ハウジング４０内の現像剤Ｄを搬送しつつ現像ローラー４１へ全体的に分配する、回転駆動される現像剤搬送部材４４１を含んでいる。
現像剤搬送部材４４１は図１０に示すように現像ローラー４１に回転中心軸線を並べて配置されるのが一般的である。
【００１０】
図示例では、現像剤搬送部材４４１と並行にもう一本の現像剤搬送部材４４２が配置されている。現像剤搬送部材４４２は、現像剤流通孔を両端部（図面において手前側及び奥側の端部）に形成した隔壁４００を間にして現像剤搬送部材４４１と並行に配置されており、両者で現像剤を往復循環搬送しつつ現像ローラー４１へ分配するようになっている。
【００１１】
磁界発生体４２は、現像ハウジング４０内の現像に供する現像剤を現像ローラー４１表面上に吸着する一方、現像に供されずに現像ローラー４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を現像ローラー４１から分離させる低磁力域ＬＭを提供するための、複数の磁極を有する磁界発生体である。
【００１２】
磁界発生体４２における磁極は、それとは限定されないが図１０の例では、現像剤Ｄを現像ローラー４１へ吸い上げるキャッチ極Ｓ２、規制部材４３に対応する位置にある規制極Ｎ２、規制部材４３を通過した現像剤を像担持体１上の静電潜像を現像する現像域Ｄａへ向け搬送するための搬送極Ｓ１、現像域Ｄａに対応する現像極Ｎ１及び前記キャッチ極Ｓ２との間に反撥磁界を形成して前記低磁力域ＬＭを形成する現像剤分離極Ｓ３を有している。
【００１３】
磁界発生体４２の磁力により現像ローラー４１表面に吸着される現像剤は、現像ローラー４１の回転により摩擦力の作用下に現像剤規制部材４３が現像ローラー４１に臨む現像剤量規制間隙へ搬送され、そこで所定量に規制されて静電潜像現像域Ｄａへ搬送され、静電潜像担持体１上の静電潜像の現像に供される。
【００１４】
現像域Ｄａで消費されずに現像ローラー４１に保持されたまま現像ハウジング４０へ戻ってくる現像剤は、低磁力域ＬＭで現像ローラー４１から剥落する。
【００１５】
ところが、現像バイアスとして交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用され、現像効率を上げるために交流成分のピークツーピーク電圧Ｖｐｐ及び／又は周波数が高く設定されると、電界の向きが微小時間で変化することになり、図１１に示すように現像ローラー４１と像担持体１間のトナーは、微小時間で観察すると微振動する。
【００１６】
トナーとキャリアは摩擦帯電して相互に吸着しているのであるが、このようにトナーが微振動すると、トナーとキャリアはそれだけ離れやすくなり、像担持体１に近接したが現像に供されずに現像ローラー４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を低磁力域ＬＭで現像ローラー４１から分離させるとき、一部のトナーがキャリアから分離し、該キャリアのみ現像ローラー４１から離れ、該トナーはそのまま現像ローラー４１に残ることがある。
【００１７】
このように現像ローラー４１上に残るトナーが現像ローラー４１上に蓄積されていくと、これが所謂スリーブ汚れなどと称される現像剤担持体（本例では現像ローラー４１）汚れとなる。
【００１８】
このような現像剤担持体（本例では現像ローラー４１）汚れが発生してくると、汚れを発生させているトナーの電荷による見かけ上の現像バイアスの増加及び／又は現像剤担持体上の単位面積当たりのトナー量の増加の影響等により、同じ現像バイアスを印加しても現像剤担持体汚れが発生していないときと比較すると、現像形成されるトナー像における前記汚れ対応部分における画像濃度が高くなる。そのため、濃度が均一であるべき画像を出力した際に、現像剤担持体汚れに応じて画像が濃くなる画像濃度むらが発生する。
【００１９】
この点、例えば、特開平７−１９１５５２号公報（特許文献１）には、２成分現像装置において、現像剤担持体（内蔵磁界発生体に外嵌している現像スリーブ）に対して部分的に接触しながら回転する清掃部材を設け、且つ、該清掃部材の内部に磁気部材を配置し、現像剤を現像域へ供給するに先だって、該清掃部材で現像剤担持体上の２成分現像剤を一端剥がしとることが記載されている。
【００２０】
また、特開２０００−６６５０３号公報（特許文献２）には、２成分現像装置において現像剤担持体の表面にトナーが残り難いように該表面にトナーの帯電極性と同極性のコート層を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−１９１５５２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１記載の現像装置では、磁気部材を内蔵した清掃部材を現像剤担持体に対し接触配置しなければならず、特許文献２記載の現像装置では、現像剤担持体の表面にトナーの帯電極性と同極性の、清掃部材の１種と言えるコート層を形成しなければならず、いずれも、現像装置がコスト高となったり、或いはさらに構成が複雑化したりする。
【００２３】
そこで本発明は、像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であって、前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて、現像剤担持体のトナー汚れを格別な清掃部材を採用することなく簡易に清掃でき、それだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は前記課題を解決するため、
像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、
前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であり、
前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、
前記清掃制御部は、該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための画像情報に応じて予め定められた前記現像剤担持体のトナーによる汚れ度を用いて該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの該現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、前記累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する画像形成装置を提供する。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は像担持体、帯電装置、露光装置及び現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は前記直流交流重畳バイアス型現像装置であり、該直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられている。
【００２６】
この清掃制御部は、現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、該累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する。
【００２７】
このように本発明に係る画像形成装置によると、直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについては、従来のように格別な清掃用部材を要することなく、現像剤担持体のトナー汚れを簡易に清掃でき、延いてはそれだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成できる。
【００２８】
本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像形成装置で一般的に見られるように、前記画像形成部を一つ備えているものでもよく、複数備えているものでもよい。前記画像形成部を複数備えた画像形成装置としては、例えば、所謂タンデム型やサイクル型のカラー画像形成装置を例示できる。
【００２９】
タンデム型画像形成装置は、回転駆動される中間転写体と、該中間転写体に沿って順次配置された複数の画像形成部とを備えており、該各画像形成部は該中間転写体に臨んで回転駆動される像担持体を含んでおり、該像担持体に担当色に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を担当色トナーが割り当てられた現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を１次転写装置で該中間転写体に１次転写し、該１次転写にて中間転写体上にモノクロトナー像又は２色以上のトナー像からなる多重トナー像を形成し、該１次転写トナー像を２次転写装置で記録紙等の記録媒体へ２次転写し、定着させることができる画像形成装置である。
【００３０】
サイクル型画像形成装置は、像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を静電潜像現像域へ移動可能の複数の現像装置のうち該静電潜像に応じた担当色トナーを保持した現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を中間転写体に１次転写することで、該中間転写体上にモノクロトナー像又は２色以上のトナー像からなる多重トナー像を形成し、該中間転写体上のトナー像を記録媒体へ２次転写し、定着させることができる画像形成装置である。
【００３１】
サイクル型画像形成装置では像担持体は通常一つであるが、複数の画像形成部において共通に用いられている、ととらえることができる。
【００３２】
前記直流交流重畳バイアス型現像装置を含む画像形成部が一つあるだけの場合は、その現像装置を前記清掃制御部で現像剤担持体のトナー汚れを清掃できるものとすればよいが、そのような現像装置を含む画像形成部が複数ある場合は、そのうち一つ又は２以上を前記清掃制御部で現像剤担持体のトナー汚れを清掃できるものとすればよい。
【００３３】
前記清掃制御部のより具体的な例として次のものを上げることができる。すなわち、
前記画像情報の履歴を把握するにあたり、前記現像剤担持体を該現像剤担持体表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴を把握し、該各画像情報履歴について前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、前記分割された複数範囲のいずれかの累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に、前記現像剤担持体の各分割範囲についてその累積汚れ度合い状態に応じて前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃するものである。
【００３４】
いずれにしても、前記清掃制御部は、例えば、前記画像情報履歴を前記像担持体への前記露光装置による露光情報に基づいて把握することができる。
【００３５】
この場合、前記清掃制御部としては、例えば、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用するものを挙げることができる。
【００３６】
また、前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用し、前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるにあたっては、画像形成枚数も考慮にいれ、画像形成枚数にも応じた累積汚れ度合いとして求めるものでもよい。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように本発明によると、像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であって、前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて、現像剤担持体のトナー汚れを格別な清掃部材を採用することなく簡易に清掃でき、それだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成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】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像形成装置例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
【図３】現像装置の現像スリーブへ印加する現像バイアス電位の波形例を示す図である。
【図４】図（Ａ）は図１の画像形成装置による印字（プリント）画像の例を示す図であり、図（Ｂ）はこの画像プリントによる現像スリーブのトナー付着汚れを示す図であり、図（Ｃ）はその汚れによる画像濃度むらを示す図である。
【図５】印字率と現像スリーブ汚れによる出力画像上の画像濃度むらの関係を示す図である。
【図６】像担持体表面電位と現像スリーブ１周分の現像を行なったときの現像スリーブ上汚れの除去率の関係を示す図である。
【図７】図７中の上部は図４（Ａ）の印字画像の印字率を、中部はその印字率における現像スリーブの汚れ度合いを、下部は同画像を６枚出力したときの現像スリーブの汚れ度合いをそれぞれ示している。
【図８】現像スリーブ汚れ除去時の像担持体表面電位を示す図である。
【図９】画像濃度むらが抑制される様子を示す図である。
【図１０】２成分現像装置の従来例を示す図である。
【図１１】図１０の現像装置における、トナー付着による現像剤担持体汚れの発生を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例について説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置例の構成の概略を示している。図２は図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
図１に示す画像形成装置１０は図２に示す制御部Ｃの指示のもとに記録紙等の記録シートＳ上にモノクロ画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。
【００４０】
画像形成装置１０は、像担持体としてドラム型感光体１を含んでおり、感光体１の周囲に帯電装置２、画像露光装置３、現像装置４、転写ローラー５及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。画像形成装置１０はこれらのほか、図示省略の記録シート供給部を備えているとともに、該記録シート供給部から供給されてくるシートＳの搬送方向において転写ローラー５より下流側に定着装置７及びシート排出トレイ（図示省略）等を備えている。
【００４１】
感光体１は負帯電性の感光体であり、帯電用電源ＰＷ１（図２参照）から帯電用電圧が印加される帯電装置２によりその表面を一様に所定負電位に帯電させることができる。
画像露光装置３は帯電装置２による感光体帯電域に画像露光を施すことで形成しようとする画像に応じた静電潜像を形成するものであり、図示省略の画像読み取り装置、コンピュータ、外部ファクシミリ機等から提供される画像情報に応じて画像露光を施すものである。
【００４２】
現像装置４は図１０示した現像装置４と同じものであり、トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を用いて感光体１上の静電潜像を現像する２成分現像装置であり、負に帯電したトナーで反転現像により静電潜像を可視トナー像とするものである。
【００４３】
もう少し説明すると、既述のとおり、現像装置４は磁界発生体４２を内蔵した現像スリーブ４１を備えており、現像スリーブ４１は図示省略の現像モータで回転駆動可能であり、現像域Ｄａで像担持体（本例では回転駆動されるドラム型感光体１）に対して現像間隙をおいて配置されており、感光体１上の静電潜像現像にあたっては現像バイアス電源ＰＷ２（図２参照）から交流成分に直流成分を重畳させた現像バイアスが印加される。
【００４４】
画像形成装置１０によると、図２に示す制御部Ｃの指示のもとに次のようにしてシートＳにトナー画像を形成することができる。
図示省略の感光体駆動モータにより図中時計方向に回転駆動される感光体１の表面を、帯電用電源ＰＷ１から帯電用電圧が印加された帯電装置２により一様に所定電位に帯電させる。その帯電域に画像露光装置３から画像露光して、形成しようとする画像に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を２成分現像装置４で現像してトナー像を形成する。
【００４５】
一方、図示省略の記録シート供給部から記録シートＳを図示省略のタイミングローラーへ供給し、該タイミングローラーにて記録シートＳを、その画像形成対象域にトナー像が転写されるタイミングで感光体１と転写ローラー５との間の転写部に突入、通過させる。このとき、転写ローラー５には図示省略の転写電源から転写電圧を印加し、感光体１上のトナー像をシートＳへ転写する。
【００４６】
このようにしてトナー像が転写された記録シートＳは定着装置７を通過することで加熱加圧下にトナー像が定着され、シート排出トレイへ排出される。
トナー像転写後の感光体１表面はクリーニング装置６により清掃され、次の画像形成に備えられる。
【００４７】
以上のように画像形成されるのであるが、画像形成装置１０では、特に、現像装置４の現像スリーブ４１のトナー汚れを簡易に清掃できる点に注目すべきである。以下、これについて説明する。
【００４８】
静電潜像形成に先だって感光体１の表面が帯電装置２により帯電されるが、そのときの感光体表面電位は本例では概ね−４００Ｖである。
露光装置３による静電潜像形成のための画像露光による感光体１の表面電位は、黒画像となるべき部分は露光により−４０Ｖであり、トナーを付着させない白画像となるべき部分は露光されずに−４００Ｖのままである。
【００４９】
また、静電潜像現像にあたり２成分現像装置４の現像スリーブ４１に現像バイアス電源ＰＷ２から印加される現像バイアスは、本例では、図３に波形を示すバイアスである。
すなわち、ＤＣ電圧（-３００Ｖ）にＡＣ電圧（Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．５ｋＨｚの方形波形電圧）を重畳させたバイアスである。
【００５０】
このような交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスのもとでは、感光体１に近接したが現像に供されずに現像スリーブ４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を低磁力域で現像スリーブ４１から分離させるとき、一部のトナーがキャリアから分離し、該キャリアのみ現像スリーブ４１から離れ、該トナーはそのまま現像スリーブ４１に残り、現像スリーブ汚れを生じさせ、この汚れが、その後の画像形成において無視できない画像濃度むらを発生させることがある。
【００５１】
例えば、図４（Ａ）の画像を現像形成した場合、現像スリーブ４１には図４（Ｂ）に示すトナーによるスリーブ汚れが発生し、その状態で全面灰色の画像を形成すると、図４（Ｃ）のようにスリーブ汚れに対応して画像が濃くなる画像濃度むらが発生する。
【００５２】
図５は印字率と現像スリーブ汚れによる出力画像上の画像濃度むらの関係例を示す図である。図５では現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための画像情報を露光装置３による露光情報で把握し、且つ、露光情報を印字率でとらえている。画像濃度むらのレベルは、それ自体知られている反射濃度計で画像の反射濃度（ＩＤ）を測定し、画像内の濃い部分と薄い部分の濃度差（ΔＩＤ）で評価している。
【００５３】
図５の実験例では、現像スリーブ４１の回転中心線（回転軸）方向に印字率の変わらない画像を連続出力した後に全面灰色の画像を出力した際の画像内の最大濃度差を、印字率の変わらない画像を連続で出力したときの現像スリーブ４１の積算（累積）回転数との関係で示している。
【００５４】
図５から、印字率が低い方が濃度むらが発生しやすく、また、印字率が１５％を超えてくると、濃度差として問題視する必要のないレベルとなることが分かる。
【００５５】
また、ある量のスリーブ汚れが発生している状態で現像スリーブ１周分の現像を行ったときの、対向する像担持体（本例では感光体１）の表面電位とスリーブ汚れの除去率は図６のようになり、黒画像に近い画像を出力すると蓄積されたスリーブの汚れは解消する。
【００５６】
そこで画像形成装置１０では現像スリーブ汚れに起因する画像濃度ムラを低減する手段として、前記制御部Ｃに清掃制御部ＣＬを含めてある。清掃制御部ＣＬは、基本的には、現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための画像情報（本例では印字率を採用）に応じて予め定められた現像スリーブ４１のトナー汚れ度を用いて、現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求めるとともに、該累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、露光装置４に該累積汚れ度合に応じた現像スリーブ１周分にあたる現像スリーブ清掃用の静電潜像を感光体１上に形成させ、該静電潜像を現像装置４に現像させて現像スリーブ４１を清掃する。
【００５７】
上記の画像情報（本例では印字率）に応じて予め定められた現像スリーブ４１のトナー汚れ度は、現像スリーブ４１のトナー汚れを除去する観点から実験等によって定められたものであるが、ここでは、現像スリーブ１周分の印字率に応じて次のように定めてある。
【００５８】
印字率 １％未満 １％以上５％未満 ５％以上１０％未満 １０％以上１５％未満
汚れ度 ６ ５ ４ ２
印字率 １５％以上２０％未満 ２１％以上
汚れ度 １ ０
【００５９】
もう少し説明すると、清掃制御部ＣＬは、基本的には、次のようにして現像スリーブ４１の汚れを清掃する。すなわち、現像スリーブ４１の１周当たりの印字率により決まる上記のスリーブ汚れ度の積算値（累積汚れ度合い）が予め定めた値（ここでは２５０）を超えると、スリーブ汚れが画像濃度むらに対して限界になったと判断し、感光体１が記録シートＳに画像を出力していないタイミングで感光体１の表面電位が−４０Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。また、スリーブ１周当たりの印字率が８０％を超えた場合は、汚れ度を１０減らす（汚れ度を−１０とする）。但し、マイナスにならないとする。現像スリーブ清掃用現像を実施した時点で汚れ度合いの積算値（累積汚れ度合い）はリセットする。
【００６０】
さらに説明すると、清掃制御部ＣＬは、具体的には次のようにして現像スリーブ４１汚れを清掃する。すなわち、現像スリーブ４１をその表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴（ここでは印字率履歴）を把握し、該各画像情報履歴について現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求め、いずれかの範囲の累積汚れ度合いが限界値の２５０を超えてくると、感光体１が記録シートＳに画像を出力していないタイミングで感光体１の表面電位が、累積値（累積汚れ度合い）が１５０以上の範囲については−４０Ｖになるように、それ以外の範囲については−３００Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。その後−４０Ｖの表面電位で現像を行なった範囲については汚れ度合いの累積値をリセットする。この際、清掃現像により感光体１に吐き出されたトナーはクリーニング装置６で清掃される。
【００６１】
このことを実際に図４（Ａ）の画像を記録シートに印字した場合を例にとって説明する。なお、このときの現像スリーブ４１のサイズは、現像スリーブ回転中心線方向の幅３３０ｍｍ、周長５０ｍｍであり、記録シートサイズは幅３００ｍｍ、搬送方向（現像スリーブ
表面移動方向）の長さ４００ｍｍとする。
【００６２】
図７に示すように、現像スリーブ４１をその表面移動方向を横切る幅方向（現像スリーブ回転中心線方向）にａ１〜ａ１１の範囲に分割し、分割した各範囲の印字率履歴を把握し、該各履歴について現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求め（図７の中部の汚れ度合い表参照）、さらに、いずれかの範囲の累積汚れ度合いが限界値である２５０を超えてくる記録シート６枚分の画像を出力したときの累積汚れ度合いを求め（図７の下部の汚れ度合い表参照）、７枚目を出力する前に、ａ１〜ａ１１の各範囲についての累積汚れ度合いに応じて、図８に示すように、累積値（累積汚れ度合い）が１５０以上の範囲については−４０Ｖになるように、それ以外の範囲については−３００Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。それにより現像スリーブ４１を清掃する。
かくして、画像濃度むらが図９に示すように抑制される。図９においてＣＬは清掃制御部ＣＬである。括弧書きの「端部」、「中央部」は現像スリーブ４１の端部、中央部である。
【００６３】
以上説明した画像形成装置はモノクロ画像を形成するものであったが、本発明はカラー画像を形成する画像形成装置にも適用でき、そのとき、カラー画像形成のための、それぞれが担当色トナーを収容している複数の現像装置のうち１又は２以上について本発明を適用できる。また、本発明は現像剤担持体が像担持体に対して現像間隙をおいて配置されており、現像バイアスとして交流成分に直流成分を重畳した現像バイアスを採用する１成分現像装置についても適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、現像装置の現像剤担持体の汚れを清掃部材を採用することなく簡易に清掃できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 画像形成装置
Ｓ 記録シート
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 画像露光装置
５ 転写ローラー
６ クリーニング装置
７ 定着装置
４ ２成分現像装置
４０ 現像ハウジング
４１ 現像スリーブ
４２ 磁界発生体
４３ 現像剤規制部材
４４１、４４２ 現像剤搬送部材
４００ 搬送部材間の仕切り壁
Ｄ 現像剤
Ｓ２ キャッチ極
Ｎ２ 規制極
Ｓ１ 搬送極
Ｎ１ 現像極
Ｓ３ 分離極
ＬＭ 低磁力域
Ｃ 制御部
ＣＬ 清掃制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置において像担持体に形成される静電潜像を今日主流の乾式現像剤を用いて現像する現像装置は、現像剤の面からみると、トナーを主体とする所謂１成分現像剤を用いる１成分現像装置と、トナー及びキャリアを主体とする所謂２成分現像剤を用いる２成分現像装置が知られている。
【０００３】
これら１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの場合でも、現像装置は現像剤を担持して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、この現像剤担持体には、トナーを現像剤担持体から静電潜像現像のために像担持体へ移行させる現像電界を形成するための現像バイアスが印加される。
【０００４】
現像バイアスとしては、１成分現像装置、２成分現像装置のいずれの現像装置であれ、現像効率を向上させるために、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスを採用する場合がある。特に、画像形成装置の高速化が求められる場合には、このような現像バイアスが採用される傾向にある。
【０００５】
２成分現像装置では現像剤担持体に内蔵した磁界発生体の作用で現像剤を現像剤担持体の表面に磁気ブラシの態様で保持し、現像域へ搬送するので、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されている。
【０００６】
一方、１成分現像装置では、現像バイアスとして直流電圧が採用される場合は、現像剤担持体は通常像担持体に接触配置されるが、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合は、現像剤担持体と像担持体は現像間隙をおいて離されるのが一般的である。
【０００７】
いずれにしても、交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用される場合、今日の画像形成装置の高速化の要求等に応じるために、現像効率を向上させるべく、重畳させる交流成分のピークツーピーク電圧Ｖｐｐ及び／又は周波数は高く設定されようとする。その結果、問題が生じてくる。このことを図１０に示す２成分現像装置を例にとって説明する。
【０００８】
図１０に示す２成分現像装置４は、現像剤Ｄを収容する現像ハウジング４０と、現像ハウジング４０に設けられた回転駆動可能のスリーブの形態の現像ローラー（現像剤担持体の例）４１と、現像ローラー４１に内蔵された磁界発生体４２と、現像ローラー４１に臨む現像剤規制部材４３を含んでいる。
【０００９】
現像装置４はさらに、現像ハウジング４０内の現像剤Ｄを搬送しつつ現像ローラー４１へ全体的に分配する、回転駆動される現像剤搬送部材４４１を含んでいる。
現像剤搬送部材４４１は図１０に示すように現像ローラー４１に回転中心軸線を並べて配置されるのが一般的である。
【００１０】
図示例では、現像剤搬送部材４４１と並行にもう一本の現像剤搬送部材４４２が配置されている。現像剤搬送部材４４２は、現像剤流通孔を両端部（図面において手前側及び奥側の端部）に形成した隔壁４００を間にして現像剤搬送部材４４１と並行に配置されており、両者で現像剤を往復循環搬送しつつ現像ローラー４１へ分配するようになっている。
【００１１】
磁界発生体４２は、現像ハウジング４０内の現像に供する現像剤を現像ローラー４１表面上に吸着する一方、現像に供されずに現像ローラー４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を現像ローラー４１から分離させる低磁力域ＬＭを提供するための、複数の磁極を有する磁界発生体である。
【００１２】
磁界発生体４２における磁極は、それとは限定されないが図１０の例では、現像剤Ｄを現像ローラー４１へ吸い上げるキャッチ極Ｓ２、規制部材４３に対応する位置にある規制極Ｎ２、規制部材４３を通過した現像剤を像担持体１上の静電潜像を現像する現像域Ｄａへ向け搬送するための搬送極Ｓ１、現像域Ｄａに対応する現像極Ｎ１及び前記キャッチ極Ｓ２との間に反撥磁界を形成して前記低磁力域ＬＭを形成する現像剤分離極Ｓ３を有している。
【００１３】
磁界発生体４２の磁力により現像ローラー４１表面に吸着される現像剤は、現像ローラー４１の回転により摩擦力の作用下に現像剤規制部材４３が現像ローラー４１に臨む現像剤量規制間隙へ搬送され、そこで所定量に規制されて静電潜像現像域Ｄａへ搬送され、静電潜像担持体１上の静電潜像の現像に供される。
【００１４】
現像域Ｄａで消費されずに現像ローラー４１に保持されたまま現像ハウジング４０へ戻ってくる現像剤は、低磁力域ＬＭで現像ローラー４１から剥落する。
【００１５】
ところが、現像バイアスとして交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスが採用され、現像効率を上げるために交流成分のピークツーピーク電圧Ｖｐｐ及び／又は周波数が高く設定されると、電界の向きが微小時間で変化することになり、図１１に示すように現像ローラー４１と像担持体１間のトナーは、微小時間で観察すると微振動する。
【００１６】
トナーとキャリアは摩擦帯電して相互に吸着しているのであるが、このようにトナーが微振動すると、トナーとキャリアはそれだけ離れやすくなり、像担持体１に近接したが現像に供されずに現像ローラー４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を低磁力域ＬＭで現像ローラー４１から分離させるとき、一部のトナーがキャリアから分離し、該キャリアのみ現像ローラー４１から離れ、該トナーはそのまま現像ローラー４１に残ることがある。
【００１７】
このように現像ローラー４１上に残るトナーが現像ローラー４１上に蓄積されていくと、これが所謂スリーブ汚れなどと称される現像剤担持体（本例では現像ローラー４１）汚れとなる。
【００１８】
このような現像剤担持体（本例では現像ローラー４１）汚れが発生してくると、汚れを発生させているトナーの電荷による見かけ上の現像バイアスの増加及び／又は現像剤担持体上の単位面積当たりのトナー量の増加の影響等により、同じ現像バイアスを印加しても現像剤担持体汚れが発生していないときと比較すると、現像形成されるトナー像における前記汚れ対応部分における画像濃度が高くなる。そのため、濃度が均一であるべき画像を出力した際に、現像剤担持体汚れに応じて画像が濃くなる画像濃度むらが発生する。
【００１９】
この点、例えば、特開平７−１９１５５２号公報（特許文献１）には、２成分現像装置において、現像剤担持体（内蔵磁界発生体に外嵌している現像スリーブ）に対して部分的に接触しながら回転する清掃部材を設け、且つ、該清掃部材の内部に磁気部材を配置し、現像剤を現像域へ供給するに先だって、該清掃部材で現像剤担持体上の２成分現像剤を一端剥がしとることが記載されている。
【００２０】
また、特開２０００−６６５０３号公報（特許文献２）には、２成分現像装置において現像剤担持体の表面にトナーが残り難いように該表面にトナーの帯電極性と同極性のコート層を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−１９１５５２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１記載の現像装置では、磁気部材を内蔵した清掃部材を現像剤担持体に対し接触配置しなければならず、特許文献２記載の現像装置では、現像剤担持体の表面にトナーの帯電極性と同極性の、清掃部材の１種と言えるコート層を形成しなければならず、いずれも、現像装置がコスト高となったり、或いはさらに構成が複雑化したりする。
【００２３】
そこで本発明は、像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であって、前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて、現像剤担持体のトナー汚れを格別な清掃部材を採用することなく簡易に清掃でき、それだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は前記課題を解決するため、
像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、
前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であり、
前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、
前記清掃制御部は、該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための画像情報に応じて予め定められた前記現像剤担持体のトナーによる汚れ度を用いて該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの該現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、前記累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する画像形成装置を提供する。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は像担持体、帯電装置、露光装置及び現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は前記直流交流重畳バイアス型現像装置であり、該直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられている。
【００２６】
この清掃制御部は、現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、該累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する。
【００２７】
このように本発明に係る画像形成装置によると、直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについては、従来のように格別な清掃用部材を要することなく、現像剤担持体のトナー汚れを簡易に清掃でき、延いてはそれだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成できる。
【００２８】
本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像形成装置で一般的に見られるように、前記画像形成部を一つ備えているものでもよく、複数備えているものでもよい。前記画像形成部を複数備えた画像形成装置としては、例えば、所謂タンデム型やサイクル型のカラー画像形成装置を例示できる。
【００２９】
タンデム型画像形成装置は、回転駆動される中間転写体と、該中間転写体に沿って順次配置された複数の画像形成部とを備えており、該各画像形成部は該中間転写体に臨んで回転駆動される像担持体を含んでおり、該像担持体に担当色に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を担当色トナーが割り当てられた現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を１次転写装置で該中間転写体に１次転写し、該１次転写にて中間転写体上にモノクロトナー像又は２色以上のトナー像からなる多重トナー像を形成し、該１次転写トナー像を２次転写装置で記録紙等の記録媒体へ２次転写し、定着させることができる画像形成装置である。
【００３０】
サイクル型画像形成装置は、像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を静電潜像現像域へ移動可能の複数の現像装置のうち該静電潜像に応じた担当色トナーを保持した現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を中間転写体に１次転写することで、該中間転写体上にモノクロトナー像又は２色以上のトナー像からなる多重トナー像を形成し、該中間転写体上のトナー像を記録媒体へ２次転写し、定着させることができる画像形成装置である。
【００３１】
サイクル型画像形成装置では像担持体は通常一つであるが、複数の画像形成部において共通に用いられている、ととらえることができる。
【００３２】
前記直流交流重畳バイアス型現像装置を含む画像形成部が一つあるだけの場合は、その現像装置を前記清掃制御部で現像剤担持体のトナー汚れを清掃できるものとすればよいが、そのような現像装置を含む画像形成部が複数ある場合は、そのうち一つ又は２以上を前記清掃制御部で現像剤担持体のトナー汚れを清掃できるものとすればよい。
【００３３】
前記清掃制御部のより具体的な例として次のものを上げることができる。すなわち、
前記画像情報の履歴を把握するにあたり、前記現像剤担持体を該現像剤担持体表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴を把握し、該各画像情報履歴について前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、前記分割された複数範囲のいずれかの累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に、前記現像剤担持体の各分割範囲についてその累積汚れ度合い状態に応じて前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃するものである。
【００３４】
いずれにしても、前記清掃制御部は、例えば、前記画像情報履歴を前記像担持体への前記露光装置による露光情報に基づいて把握することができる。
【００３５】
この場合、前記清掃制御部としては、例えば、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用するものを挙げることができる。
【００３６】
また、前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用し、前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるにあたっては、画像形成枚数も考慮にいれ、画像形成枚数にも応じた累積汚れ度合いとして求めるものでもよい。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように本発明によると、像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であって、前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて、現像剤担持体のトナー汚れを格別な清掃部材を採用することなく簡易に清掃でき、それだけ画像濃度むらが抑制された画像を形成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】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像形成装置例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
【図３】現像装置の現像スリーブへ印加する現像バイアス電位の波形例を示す図である。
【図４】図（Ａ）は図１の画像形成装置による印字（プリント）画像の例を示す図であり、図（Ｂ）はこの画像プリントによる現像スリーブのトナー付着汚れを示す図であり、図（Ｃ）はその汚れによる画像濃度むらを示す図である。
【図５】印字率と現像スリーブ汚れによる出力画像上の画像濃度むらの関係を示す図である。
【図６】像担持体表面電位と現像スリーブ１周分の現像を行なったときの現像スリーブ上汚れの除去率の関係を示す図である。
【図７】図７中の上部は図４（Ａ）の印字画像の印字率を、中部はその印字率における現像スリーブの汚れ度合いを、下部は同画像を６枚出力したときの現像スリーブの汚れ度合いをそれぞれ示している。
【図８】現像スリーブ汚れ除去時の像担持体表面電位を示す図である。
【図９】画像濃度むらが抑制される様子を示す図である。
【図１０】２成分現像装置の従来例を示す図である。
【図１１】図１０の現像装置における、トナー付着による現像剤担持体汚れの発生を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例について説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置例の構成の概略を示している。図２は図１の画像形成装置の制御回路を概略的に示すブロック図である。
図１に示す画像形成装置１０は図２に示す制御部Ｃの指示のもとに記録紙等の記録シートＳ上にモノクロ画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。
【００４０】
画像形成装置１０は、像担持体としてドラム型感光体１を含んでおり、感光体１の周囲に帯電装置２、画像露光装置３、現像装置４、転写ローラー５及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。画像形成装置１０はこれらのほか、図示省略の記録シート供給部を備えているとともに、該記録シート供給部から供給されてくるシートＳの搬送方向において転写ローラー５より下流側に定着装置７及びシート排出トレイ（図示省略）等を備えている。
【００４１】
感光体１は負帯電性の感光体であり、帯電用電源ＰＷ１（図２参照）から帯電用電圧が印加される帯電装置２によりその表面を一様に所定負電位に帯電させることができる。
画像露光装置３は帯電装置２による感光体帯電域に画像露光を施すことで形成しようとする画像に応じた静電潜像を形成するものであり、図示省略の画像読み取り装置、コンピュータ、外部ファクシミリ機等から提供される画像情報に応じて画像露光を施すものである。
【００４２】
現像装置４は図１０示した現像装置４と同じものであり、トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を用いて感光体１上の静電潜像を現像する２成分現像装置であり、負に帯電したトナーで反転現像により静電潜像を可視トナー像とするものである。
【００４３】
もう少し説明すると、既述のとおり、現像装置４は磁界発生体４２を内蔵した現像スリーブ４１を備えており、現像スリーブ４１は図示省略の現像モータで回転駆動可能であり、現像域Ｄａで像担持体（本例では回転駆動されるドラム型感光体１）に対して現像間隙をおいて配置されており、感光体１上の静電潜像現像にあたっては現像バイアス電源ＰＷ２（図２参照）から交流成分に直流成分を重畳させた現像バイアスが印加される。
【００４４】
画像形成装置１０によると、図２に示す制御部Ｃの指示のもとに次のようにしてシートＳにトナー画像を形成することができる。
図示省略の感光体駆動モータにより図中時計方向に回転駆動される感光体１の表面を、帯電用電源ＰＷ１から帯電用電圧が印加された帯電装置２により一様に所定電位に帯電させる。その帯電域に画像露光装置３から画像露光して、形成しようとする画像に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を２成分現像装置４で現像してトナー像を形成する。
【００４５】
一方、図示省略の記録シート供給部から記録シートＳを図示省略のタイミングローラーへ供給し、該タイミングローラーにて記録シートＳを、その画像形成対象域にトナー像が転写されるタイミングで感光体１と転写ローラー５との間の転写部に突入、通過させる。このとき、転写ローラー５には図示省略の転写電源から転写電圧を印加し、感光体１上のトナー像をシートＳへ転写する。
【００４６】
このようにしてトナー像が転写された記録シートＳは定着装置７を通過することで加熱加圧下にトナー像が定着され、シート排出トレイへ排出される。
トナー像転写後の感光体１表面はクリーニング装置６により清掃され、次の画像形成に備えられる。
【００４７】
以上のように画像形成されるのであるが、画像形成装置１０では、特に、現像装置４の現像スリーブ４１のトナー汚れを簡易に清掃できる点に注目すべきである。以下、これについて説明する。
【００４８】
静電潜像形成に先だって感光体１の表面が帯電装置２により帯電されるが、そのときの感光体表面電位は本例では概ね−４００Ｖである。
露光装置３による静電潜像形成のための画像露光による感光体１の表面電位は、黒画像となるべき部分は露光により−４０Ｖであり、トナーを付着させない白画像となるべき部分は露光されずに−４００Ｖのままである。
【００４９】
また、静電潜像現像にあたり２成分現像装置４の現像スリーブ４１に現像バイアス電源ＰＷ２から印加される現像バイアスは、本例では、図３に波形を示すバイアスである。
すなわち、ＤＣ電圧（-３００Ｖ）にＡＣ電圧（Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．５ｋＨｚの方形波形電圧）を重畳させたバイアスである。
【００５０】
このような交流成分と直流成分を重畳させた現像バイアスのもとでは、感光体１に近接したが現像に供されずに現像スリーブ４１上に吸着されたまま現像ハウジング４０内へ戻ってくる現像剤を低磁力域で現像スリーブ４１から分離させるとき、一部のトナーがキャリアから分離し、該キャリアのみ現像スリーブ４１から離れ、該トナーはそのまま現像スリーブ４１に残り、現像スリーブ汚れを生じさせ、この汚れが、その後の画像形成において無視できない画像濃度むらを発生させることがある。
【００５１】
例えば、図４（Ａ）の画像を現像形成した場合、現像スリーブ４１には図４（Ｂ）に示すトナーによるスリーブ汚れが発生し、その状態で全面灰色の画像を形成すると、図４（Ｃ）のようにスリーブ汚れに対応して画像が濃くなる画像濃度むらが発生する。
【００５２】
図５は印字率と現像スリーブ汚れによる出力画像上の画像濃度むらの関係例を示す図である。図５では現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための画像情報を露光装置３による露光情報で把握し、且つ、露光情報を印字率でとらえている。画像濃度むらのレベルは、それ自体知られている反射濃度計で画像の反射濃度（ＩＤ）を測定し、画像内の濃い部分と薄い部分の濃度差（ΔＩＤ）で評価している。
【００５３】
図５の実験例では、現像スリーブ４１の回転中心線（回転軸）方向に印字率の変わらない画像を連続出力した後に全面灰色の画像を出力した際の画像内の最大濃度差を、印字率の変わらない画像を連続で出力したときの現像スリーブ４１の積算（累積）回転数との関係で示している。
【００５４】
図５から、印字率が低い方が濃度むらが発生しやすく、また、印字率が１５％を超えてくると、濃度差として問題視する必要のないレベルとなることが分かる。
【００５５】
また、ある量のスリーブ汚れが発生している状態で現像スリーブ１周分の現像を行ったときの、対向する像担持体（本例では感光体１）の表面電位とスリーブ汚れの除去率は図６のようになり、黒画像に近い画像を出力すると蓄積されたスリーブの汚れは解消する。
【００５６】
そこで画像形成装置１０では現像スリーブ汚れに起因する画像濃度ムラを低減する手段として、前記制御部Ｃに清掃制御部ＣＬを含めてある。清掃制御部ＣＬは、基本的には、現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための画像情報（本例では印字率を採用）に応じて予め定められた現像スリーブ４１のトナー汚れ度を用いて、現像装置４により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求めるとともに、該累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、露光装置４に該累積汚れ度合に応じた現像スリーブ１周分にあたる現像スリーブ清掃用の静電潜像を感光体１上に形成させ、該静電潜像を現像装置４に現像させて現像スリーブ４１を清掃する。
【００５７】
上記の画像情報（本例では印字率）に応じて予め定められた現像スリーブ４１のトナー汚れ度は、現像スリーブ４１のトナー汚れを除去する観点から実験等によって定められたものであるが、ここでは、現像スリーブ１周分の印字率に応じて次のように定めてある。
【００５８】
印字率 １％未満 １％以上５％未満 ５％以上１０％未満 １０％以上１５％未満
汚れ度 ６ ５ ４ ２
印字率 １５％以上２０％未満 ２１％以上
汚れ度 １ ０
【００５９】
もう少し説明すると、清掃制御部ＣＬは、基本的には、次のようにして現像スリーブ４１の汚れを清掃する。すなわち、現像スリーブ４１の１周当たりの印字率により決まる上記のスリーブ汚れ度の積算値（累積汚れ度合い）が予め定めた値（ここでは２５０）を超えると、スリーブ汚れが画像濃度むらに対して限界になったと判断し、感光体１が記録シートＳに画像を出力していないタイミングで感光体１の表面電位が−４０Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。また、スリーブ１周当たりの印字率が８０％を超えた場合は、汚れ度を１０減らす（汚れ度を−１０とする）。但し、マイナスにならないとする。現像スリーブ清掃用現像を実施した時点で汚れ度合いの積算値（累積汚れ度合い）はリセットする。
【００６０】
さらに説明すると、清掃制御部ＣＬは、具体的には次のようにして現像スリーブ４１汚れを清掃する。すなわち、現像スリーブ４１をその表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴（ここでは印字率履歴）を把握し、該各画像情報履歴について現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求め、いずれかの範囲の累積汚れ度合いが限界値の２５０を超えてくると、感光体１が記録シートＳに画像を出力していないタイミングで感光体１の表面電位が、累積値（累積汚れ度合い）が１５０以上の範囲については−４０Ｖになるように、それ以外の範囲については−３００Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。その後−４０Ｖの表面電位で現像を行なった範囲については汚れ度合いの累積値をリセットする。この際、清掃現像により感光体１に吐き出されたトナーはクリーニング装置６で清掃される。
【００６１】
このことを実際に図４（Ａ）の画像を記録シートに印字した場合を例にとって説明する。なお、このときの現像スリーブ４１のサイズは、現像スリーブ回転中心線方向の幅３３０ｍｍ、周長５０ｍｍであり、記録シートサイズは幅３００ｍｍ、搬送方向（現像スリーブ
表面移動方向）の長さ４００ｍｍとする。
【００６２】
図７に示すように、現像スリーブ４１をその表面移動方向を横切る幅方向（現像スリーブ回転中心線方向）にａ１〜ａ１１の範囲に分割し、分割した各範囲の印字率履歴を把握し、該各履歴について現像スリーブ４１の累積汚れ度合いを求め（図７の中部の汚れ度合い表参照）、さらに、いずれかの範囲の累積汚れ度合いが限界値である２５０を超えてくる記録シート６枚分の画像を出力したときの累積汚れ度合いを求め（図７の下部の汚れ度合い表参照）、７枚目を出力する前に、ａ１〜ａ１１の各範囲についての累積汚れ度合いに応じて、図８に示すように、累積値（累積汚れ度合い）が１５０以上の範囲については−４０Ｖになるように、それ以外の範囲については−３００Ｖになるように帯電及び露光して現像スリーブ１周分の現像をする。それにより現像スリーブ４１を清掃する。
かくして、画像濃度むらが図９に示すように抑制される。図９においてＣＬは清掃制御部ＣＬである。括弧書きの「端部」、「中央部」は現像スリーブ４１の端部、中央部である。
【００６３】
以上説明した画像形成装置はモノクロ画像を形成するものであったが、本発明はカラー画像を形成する画像形成装置にも適用でき、そのとき、カラー画像形成のための、それぞれが担当色トナーを収容している複数の現像装置のうち１又は２以上について本発明を適用できる。また、本発明は現像剤担持体が像担持体に対して現像間隙をおいて配置されており、現像バイアスとして交流成分に直流成分を重畳した現像バイアスを採用する１成分現像装置についても適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、現像装置の現像剤担持体の汚れを清掃部材を採用することなく簡易に清掃できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 画像形成装置
Ｓ 記録シート
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 画像露光装置
５ 転写ローラー
６ クリーニング装置
７ 定着装置
４ ２成分現像装置
４０ 現像ハウジング
４１ 現像スリーブ
４２ 磁界発生体
４３ 現像剤規制部材
４４１、４４２ 現像剤搬送部材
４００ 搬送部材間の仕切り壁
Ｄ 現像剤
Ｓ２ キャッチ極
Ｎ２ 規制極
Ｓ１ 搬送極
Ｎ１ 現像極
Ｓ３ 分離極
ＬＭ 低磁力域
Ｃ 制御部
ＣＬ 清掃制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、
前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であり、
前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、
前記清掃制御部は、該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための画像情報に応じて予め定められた前記現像剤担持体のトナーによる汚れ度を用いて該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの該現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、前記累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記清掃制御部は、前記画像情報の履歴を把握するにあたり、前記現像剤担持体を該現像剤担持体表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴を把握し、該各画像情報履歴について前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、前記分割された複数範囲のいずれかの累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に、前記現像剤担持体の各分割範囲についてその累積汚れ度合い状態に応じて前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記清掃制御部は、前記画像情報履歴を前記像担持体への前記露光装置による露光情報に基づいて把握する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用する請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用し、前記現像剤担持体の累積汚れ度合いは画像形成枚数にも応じた累積汚れ度合いとして求める請求項３記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記帯電装置による前記像担持体の帯電域に画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び前記露光装置により前記像担持体上に形成される静電潜像を現像して可視トナー像を形成する現像装置を含む画像形成部を少なくとも一つ有し、
前記画像形成部の少なくとも一つにおける現像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像域において現像間隙をおいて該像担持体に臨み、現像剤を担持して該像担持体上の静電潜像を現像する現像域へ搬送するための現像剤担持体を備えており、電界形成装置により該現像剤担持体と該現像剤担持体が臨む前記像担持体との間に直流成分と交流成分を重畳させた現像電界が形成されることで前記静電潜像を現像する直流交流重畳バイアス型現像装置である画像形成装置であり、
前記直流交流重畳バイアス型現像装置の少なくとも一つについて該現像装置の現像剤担持体の清掃制御部が設けられており、
前記清掃制御部は、該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための画像情報に応じて予め定められた前記現像剤担持体のトナーによる汚れ度を用いて該現像装置により現像すべき静電潜像形成のための前記画像情報の履歴のもとでの該現像剤担持体の累積汚れ度合いを求めるとともに、前記累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に該累積汚れ度合に応じた前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記清掃制御部は、前記画像情報の履歴を把握するにあたり、前記現像剤担持体を該現像剤担持体表面移動方向を横切る幅方向に複数範囲に分割し、分割した複数範囲のそれぞれについての画像情報履歴を把握し、該各画像情報履歴について前記現像剤担持体の累積汚れ度合いを求め、前記分割された複数範囲のいずれかの累積汚れ度合いが予め定めた累積汚れ度合いを超えてくると、前記露光装置に、前記現像剤担持体の各分割範囲についてその累積汚れ度合い状態に応じて前記現像剤担持体１周分以上にあたる現像剤担持体清掃用の静電潜像を前記像担持体上に形成させ、該静電潜像を該現像装置に現像させて該現像装置の現像剤担持体を清掃する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記清掃制御部は、前記画像情報履歴を前記像担持体への前記露光装置による露光情報に基づいて把握する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用する請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃制御部は、前記露光装置による露光情報を印字率として把握し、前記画像情報履歴として該印字率の履歴を採用し、前記画像情報に応じて予め定められた現像剤担持体のトナーによる汚れ度として該印字率と該印字率に応じて予め定めた現像剤担持体のトナー汚れ度を採用し、前記現像剤担持体の累積汚れ度合いは画像形成枚数にも応じた累積汚れ度合いとして求める請求項３記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３３１７１（Ｐ２０１３−３３１７１Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９７９４（Ｐ２０１１−１６９７９４）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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