画像形成装置
【課題】 選択現像やトナー劣化によるガサツキ、画像濃度低下、カブリ等を防ぎ、トナー消費量を増加させることなく、ダウンタイムも抑えつつ、良好な画像出力を高速度で安定して提供可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、コントローラ６０が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを現像装置４から感光ドラム１の表面に転移可能である画像形成装置１００において、コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知したトナーｄの濃度に基づいて、帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能である画像形成装置１００を構成する。
【解決手段】 出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、コントローラ６０が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを現像装置４から感光ドラム１の表面に転移可能である画像形成装置１００において、コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知したトナーｄの濃度に基づいて、帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能である画像形成装置１００を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電記録方式又は電子写真方式の複写装置、画像形成記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２３は、従来の画像形成装置９０の構成を示す断面図である。図２３に示されるように、画像形成装置９０は、『潜像担持部材』である回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１が配置されている。ここでは、非晶質シリコン感光体を使用している。感光ドラム１は、回転方向Ｒ１の方向に、所定の周速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。感光ドラム１は、コロナ放電方式等の一次帯電装置２により、所定の極性、所定の表面電位に帯電される。次いで、感光ドラム１は、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光装置３による画像露光Ｌｉｍを受け取る。これにより目的の画像に対応した静電像が形成される。
【０００３】
図２４は、感光ドラム１の中心部分の導電性支持体１０１から表面保護層１０３までの部分断面図である。感光ドラム１では、中心部にはＡｌ等の導電性支持体１０１が設けられ、その上層には、導電性支持体１０１からの反射を防止する為の長波長光吸収層１０５が設けられる。その上層に導電性支持体１０１と同様の導電性支持体１０４が設けられる。そして、導電性支持体１０４の上層に設けられ、導電性支持体１０４からの電荷の注入を阻止する為の『電荷注入阻止層』である光導電層１０２は、少なくとも非晶質シリコン系の材料で構成され、光導電性を示す層である。また、光導電層１０２を保護する為の表面保護層１０３が最表層に設けられている。
【０００４】
図２は、静電像を現像するために固定的に配置された現像装置４の断面図である。現像容器４０は、現像剤ｄを収容し、画像形成装置の長手方向（図２のシート面に直角方向）に延在する開口を有し、その開口に『現像剤担持部材』としての現像スリーブ４１が設置される。現像スリーブ４１は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ等の材料にて中空の円筒状に形成される。現像スリーブ４１は、開口の図で見て左略半周面を現像容器４０内に突入し、右略半周面を現像容器４０外へ露出し、感光ドラム１と対向するようにして、回転自在に横設されている。
【０００５】
現像スリーブ４１と感光ドラム１との間には、微小な間隙ＧＳＤが設けられ、現像スリーブ４１は、感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対し、対向部において同方向である矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像スリーブ４１内には、『磁界発生手段』としてマグネット４２が設けられており、現像スリーブ４１の回転に拘らず、固定的な磁界を発生すべく、現像スリーブ４１内に非回転に配置されている。現像容器４０内の現像スリーブ４１の近傍には、現像容器４０の開口に固定端を支持されて対向する自由端を現像スリーブ４１に近接させた『現像剤規制部材』としての板状のドクターブレード４３が設けられる。このドクターブレード４３に、マグネット４２の磁極の一が略対向するように配置されている。
【０００６】
現像剤攪拌搬送部材により現像スリーブ４１上に搬送され担持された現像剤ｄは、その後の現像スリーブ４１の回転に伴い、ドクターブレード４３の現像スリーブ４１の対向部に搬送される。そして、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の間隙ＧＳＢに形成された磁界の作用で層厚を規制されて、現像スリーブ４１上に薄層に形成された後、感光ドラム１との間隙ＧＳＤへと搬送され、現像が行われる。現像スリーブ４１に現像バイアス電源４７より現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ４１上に担持された現像剤ｄ中のトナーが感光ドラム１上の静電像に対向して転移、付着して、静電像をトナー像として可視化する。ここで、現像容器４０に収容されている現像剤ｄは、磁性トナー等から構成され、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の表面との間で摩擦帯電される。
【０００７】
次に、図２３を参照して、現像装置４の現像動作も含めて、前述の画像形成装置９０による画像形成工程について説明する。先ず感光ドラム１の表面を、一次帯電装置２により一様に帯電する。次いで、露光装置３が発生するレーザ光等による画像露光を行い、感光ドラム１上に静電像を形成する。続いて、前述した現像装置４により現像を行い、トナー像として可視化する。
【０００８】
次いで、給シートカセットから給シートローラによってシートｍが、１枚毎に分離搬送されて、レジストローラ対、転写ガイドを経て、感光ドラム１と二次転写ローラ５２の対向部である転写部Ｚｔｒへと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写装置５に印加され、シートｍ上にトナー像が転写される。前述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、転写部Ｚｔｒに次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。
【０００９】
感光ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、搬送ガイドを経て定着装置６へ搬送され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部に搬送される。これにより、加熱・加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１上の残トナー等は、清掃装置７によって清掃される。
【００１０】
しかしながら、図２のような構成の一成分磁性トナーを含む現像剤を収容する現像装置４にて行われている、所謂『ジャンピング現像』の本質的な問題として、現像装置４の内部でのトナーの粗粉化が挙げられる。『粗粉化』とは、トナーが電界からの力によって現像されるため、各トナー粒子に働く電界が等しい場合、粒度分布をもったトナーのうち、帯電量の大きいものから選択的に感光ドラム１上に転移することにより、現像装置内のトナーの粒径が大きくなる現象である。又、トナーの帯電量と粒度には相関があり、粒径の大きい、即ち質量の多いトナーほど帯電量が小さく、又、粒径の小さいトナーはその逆となる。
【００１１】
粗粉化の直接的弊害は、画像がガサついてしまうことである。さらに、粗粉化されたトナーは帯電極性が正規のものから反転しやすく、新たに補給された正規帯電極性のトナーと静電的に吸着することである。これにより現像性が著しく悪化することで、特にベタ黒濃度低下などの画質の劣化、更にトナーの帯電極性が反転することで、本来現像すべきでない白地部にカブリが生じやすい。しかも、粗粉化されているために通常のカブリ画像よりも顕在化しやすく、この現像方式での耐久における主要問題の一つとなっている。
【００１２】
前述の通り、選択現像によってトナー粒度分布がトナー粗粉化し、画像反射濃度が低下している。具体的には、トナーの重量平均粒径が未使用時の９．０μｍから１３．２μｍに増加し、ベタ画像反射濃度は、１．４２から１．０８に減少し（図２５参照）、かぶりによる画像反射率低下量は、０．５％から５％に増加している。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は、３２ｍｇである。
【００１３】
図２５は、従来の画像形成装置における耐刷時の画像反射濃度の推移を示すグラフである。図２５には、画像面積率が５％のＡ４サイズ画像を、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎時５０００枚の速度で、２５万枚連続出力した際に、最高濃度部における画像反射濃度の推移の一例を示される。
【００１４】
また、粗粉化が発生しない場合でも、特に高速度の画像形成装置においては、トナー帯電量が低い又は極端に高いトナーが現像装置内部に滞留して現像装置の内部で繰り返し強い圧縮や熱を受ける。そして、トナーの外添剤がトナーの母体に埋め込まれたりトナーの母体から遊離する。このことによりトナーの流動性が低下し、現像装置を構成する現像スリーブ表面等にトナーが融着・固着する問題も発生し、画像濃度低下・かぶり悪化・ムラの発生等の画像欠陥を招来していた。
【００１５】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載の発明では、粗大化した極性反転トナーの排出を行っている。また、特許文献２に記載の発明では、現像装置の内部のトナー状態が画質欠陥に至る状態にあるか否かに基づいて劣化トナー排出モードの実行要否を選定可能である。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−３３３７０９号公報
【特許文献２】特開２００６−４７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１のように、『単純に、粗大化した極性反転トナーの吐き出しを行う』と、トナー消費量が増える。また、清掃装置の負担が増えたり、清掃装置から溢れたトナーが出力画像上に落下及び付着したりする。さらに、清掃装置の駆動トルク増加による振動等の問題が発生する。
【００１８】
また、特許文献２のように、劣化トナー排出モードの実行が要と判断された場合には、『劣化トナーの排出期間として一律な実行時間等が設定されている』ので、現像性の回復に必要な時間より実行時間が不足したり、実行時間が過剰だったりすることがあった。劣化トナー排出モードの実行時間が不足すると、現像性が回復しないので画像濃度が低かったりかぶりが多い状態が解消されなかったりする。逆に、劣化トナー排出モードの実行時間が過剰だと、画像形成に使えない時間（ダウンタイム）が増え、トナー消費量が増えるだけでなく、劣化トナーを回収する清掃装置に起因する問題を招来する。
【００１９】
本発明は、上記実情に鑑み、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して出力することが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】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の画像形成装置によれば、トナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』が決定される。したがって、帯電極性反転トナーを転移させるための期間が柔軟に変更されることにより、帯電極性反転トナーの排出期間が短すぎることによる選択現像やトナーの劣化に基づくガサツキ、画像濃度の低下、カブリ等が防止される。同時に、帯電極性反転トナーを転移させるための期間が長すぎることによる画像形成に使用できない期間すなわちダウンタイムが短縮化されつつ帯電極性反転トナーの無駄な排出は抑制される。その結果、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して出力することができる。
【００２５】
本発明の他の画像形成装置によれば、トナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための量』が決定される。したがって、帯電極性反転トナーを転移させるため量が柔軟に変更されることにより、帯電極性反転トナーの排出量が不足することによる選択現像やトナーの劣化に基づくガサツキ、画像濃度の低下、カブリ等が防止される。同時に、帯電極性反転トナーの排出量が過剰となることによる帯電極性反転トナーの無駄な排出は抑制される。その結果、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して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】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００を図面に基づき詳しく説明する。但し、この実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものはない。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の構成図である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、『潜像担持部材』である回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備える。ここでは、非晶質シリコン感光体を使用している。感光ドラム１は、回転方向Ｒ１の方向に、所定の周速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。
【００２８】
感光ドラム１の周囲には、回転方向Ｒ１に示す感光ドラム１の回転方向に順に、一次帯電装置２、露光装置３、現像装置４、二次転写ローラ５２、トナー濃度センサ９、清掃装置７が配置される。現像装置４は感光ドラム１の表面にトナーを転移可能である。現像装置４は現像部材４ａを有する。現像部材４ａには、現像装置４に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源４７が接続される。二次転写ローラ５２には転写バイアス電源５７が接続される。感光ドラム１及び二次転写ローラ５２の間には転写部Ｚｔｒが確保され、シートｍの搬送方向の下流には定着装置６が配置される。また、『トナー濃度検知手段』であるトナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面から１５ｍｍ離れ、かつ、清掃装置７の外下底７０ｂから１０ｍｍ下方の位置に配置される。トナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面に存在するトナーの濃度を検知可能である。また、現像バイアス電源４７及び転写バイアス電源５７は、『制御部』であるコントローラ６０に接続されている。
【００２９】
コントローラ６０は、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更可能である。これにより、コントローラ６０は、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを現像装置４から感光ドラム１の表面に転移するよう制御可能である。
【００３０】
また、コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』、又は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』を決定可能である。コントローラ６０は、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』の変更を決定する場合には、現像バイアスの印加時間を変更する。コントローラ６０は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』の変更を決定する場合には、現像バイアスの直流成分の電圧を変更する。
【００３１】
このような画像形成装置１００によう画像形成工程について以下に簡単に説明する。感光ドラム１は、コロナ放電方式等の一次帯電装置２により、所定の極性、所定の表面電位に一様に帯電する。次いで、感光ドラム１は、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光装置３による画像露光Ｌｉｍを受け取る。このことにより、感光ドラム１の上には、目的の画像に対応した静電像が形成される。続いて、前述した現像装置４により現像を行い、トナー像として可視化する。
【００３２】
次いで、図示しない給シートカセットから給シートローラによってシートｍが、１枚毎に分離搬送されて、レジストローラ対、転写ガイドを経て、感光ドラム１と転写装置５の対向部である転写部Ｚｔｒへと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写装置５に印加され、シートｍ上にトナー像が転写される。
【００３３】
これらの一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、転写部Ｚｔｒに次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。感光ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、搬送ガイドを経て定着装置６へ搬送され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部に搬送される。これにより、加熱及び加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１上の残トナー等は、清掃装置７によって清掃される。
【００３４】
なお、出力画像の形成時においては、先ず感光ドラム１の表面を、コロナ帯電方式の一次帯電装置２によりＶｄ＝＋４００Ｖに一様に帯電する。次いで、波長６８０μｍの半導体レーザの露光装置３により１２００ｄｐｉでＰＷＭによる画像露光を行う。レーザ強度は、照射部のＶｌ＝＋１５０Ｖになるように設定している。
【００３５】
図２は、静電像を現像するために固定的に配置された現像装置４の断面図である。現像装置４は現像容器４０を備える。現像容器４０には現像剤ｄが収容される。現像容器４０には、感光ドラム１の長手方向（図２のシート面に直交する方向）に開口部４０ａが形成される。開口部４０ａの長手方向の一方の辺（図２の２つの『４０』の符号のうちの上側）には、開口部４０ａに固定端を支持された『現像剤規制部材』としての板状のドクターブレード４３が設けられる。
【００３６】
ドクターブレード４３、及び、開口部４０ａの長手方向の他方の辺（図２の２つの『４０』の符号のうちの下側）に囲まれる領域には、現像部材４ａが配置される。現像部材４ａは、中空円筒状に形成される『現像剤担持部材』である現像スリーブ４１、及び、円柱状に形成される『磁界発生手段』であるマグネット４２を備える。現像スリーブ４１の中にマグネット４２が挿入されている。現像スリーブ４１は、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の材料で成形されれば良い。現像スリーブ４１はマグネット４２の周りを回転可能となっている。現像スリーブ４１の回転方向は、矢印Ｒ２に示すように感光ドラム１の回転方向と反対方向となっている。マグネット４２は、固定的な磁界を発生すべく現像スリーブ４１の内部に非回転に配置される。また、図２に示されるように、現像スリーブ４１は、左略半周面を現像容器４０の内部に突入し、右略半周面を現像容器４０の外部に露出する。そして、現像スリーブ４１は、感光ドラム１と対向する位置に配置される。
【００３７】
現像スリーブ４１及びドクターブレード４３の間には、間隙ＧＳＢが設けられる。また、現像スリーブ４１及び感光ドラム１との間には、微小の間隙ＧＳＤが設けられる。現像剤ｄは、まず、第一現像剤撹拌搬送部材４４１及び第二現像剤撹拌搬送部材４４２（図１２で後述）によって現像スリーブ４１の上に搬送されて担持される。現像剤ｄは、現像スリーブ４１の回転に伴って、ドクターブレード４３及び現像スリーブ４１の対向部に搬送される。そして、現像剤ｄは、間隙ＧＳＢに形成された磁界の作用で層厚を規制されて、現像スリーブ４１の上で薄層に形成される。その後に、現像剤ｄは、微小の間隙ＧＳＤへと搬送されて現像が行われる。
【００３８】
現像バイアス電源４７は現像スリーブ４１に現像バイアスを印加する。これにより、現像スリーブ４１の上に担持された現像剤ｄの中のトナーは、感光ドラム１の上の静電像に対して転移及び付着し、静電像をトナー像として可視化する。例えば、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスは、＋２００Ｖの直流電圧に対して、周波数２７００Ｈｚ及び振幅１２００Ｖの矩形交流電圧を重畳したものである。
【００３９】
ドクターブレード４３は厚さ１ｍｍのＳＰＣＣ製であり、間隙はＧＳＢ＝２５０μｍ、ＧＳＤ＝２５０μｍとした。現像スリーブ４１に内蔵されたマグネット４２には、周方向に６つの磁極が形成されており、そのうちの一は、ドクターブレード４３との対向位置から、Ｒ２と逆方向に５°離れた位置にある。感光ドラム１の外径は１０８ｍｍであり、８０ｍｍ／ｓの周速度で回転する。
【００４０】
現像スリーブ４１は、外径が３０ｍｍであり、６００ｍｍ／ｓの周速度で回転する。厚さ０．７５ｍｍのＡｌ合金の基層に、球形ガラス粒子吹き付けによる粗面化処理をしたのち、厚さ１９μｍのＮｉＰメッキを施し、さらにその上に厚さ１.５μｍのＣｒメッキを施してある。Ｃｒメッキ後の表面粗さは６μｍＲｚである。
【００４１】
現像剤ｄは磁性トナー等から構成される。現像剤ｄはドクターブレード４３及び現像スリーブ４１の間で摩擦帯電される。この磁性トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体を含有するトナー粒子を有する。結着樹脂としては、例えば、スチレン系共重合体もしくはポリエステル樹脂が挙げられる。これらは単独で使用しても良く、又は混合して使用しても良いが、混合して使用する場合は、少なくともその一部が反応していることが好ましい。スチレン系重合体又はスチレン系共重合体は、架橋されていてもよく、又、他の樹脂と混合して用いても良い。結着樹脂の架橋剤としては、主として二個以上の重合可能な二重結合を有する化合物を用いても良い。一方、磁性体としては、マグネタイトが好ましく用いられる。
【００４２】
このトナーは、荷電制御剤を含有させることによって、帯電性を保持させ、帯電特性を制御することができる。例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効である。このような錯体や化合物としては、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸等が挙げられる。また、その他、錯体や化合物としては、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類等が挙げられる。荷電制御剤をトナーに含有させる方法として、トナー内部に添加する方法と外添する方法がある。
【００４３】
トナー粒子は、着色剤を含有していて良い。このような着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、等が挙げられる。又、前記染料としては、例えばアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料が挙げられる。
【００４４】
本実施形態においては、トナーに離型性を与える観点から、トナー粒子がワックス類を含有することが好ましい。更に、このワックス類は、ビニル系モノマーによりブロック共重合体、グラフト変性等を施した変性ワックスでも良く、又、酸化処理を施した酸化ワックスでも良い。これらワックスは、トナーの製造に際し、予め重合体成分中に添加・混合しておくこともできる。その場合は、重合体成分の調製時に、ワックスと高分子量重合体とを溶剤に予備溶解した後、低分子重合体溶液と混合する方法が好ましい。これによりミクロな領域での相分離が緩和され、高分子量成分の再凝集が制御され、低分子重合体との良好な分散状態が得られる。尚、二種類以上のワックスを併用して添加しても良い。
【００４５】
また、本実施形態においては、トナーは、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のため、シリカ微粉末をトナー粒子に外添することが好ましい。シリカ微粉末は、必要に応じて、疎水化、帯電性のコントロール等の目的で、次のような処理が施されていることが好ましい。即ち、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることが好ましい。
【００４６】
トナーには、必要に応じて他の外部添加剤を添加しても良い。このような外部添加剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラ定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子等が挙げられる。
【００４７】
本実施形態においては、未使用トナーの重量平均径は７．５μｍ、２３℃６０％ＲＨでの耐刷前の現像スリーブ上のトナーの平均帯電量は-８μＣ／ｇ、トナー塗布量は０．８ｍｇ／ｃｍ２である。
【００４８】
なお、トナーに関しては、重量平均粒径は、ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用いて測定した。測定法としては、電解水溶液の１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、体積、個数を測定して、重量平均粒径を算出する。重量平均粒径が６．０μｍより大きい場合は、１００μｍのアパーチャーを用いて２〜６０μｍの粒子を測定する。重量平均粒径が３．０〜６．０μｍの場合は、５０μｍのアパーチャーを用いて１〜３０μｍの粒子を測定する。
【００４９】
図３は、出力画像形成時における現像バイアス電源４７の現像バイアス及び感光ドラム１の表面電位の関係を示すグラフである。図３に示すように、本実施形態の通常の出力画像形成時における現像バイアスは、現像電位差Ｖｄｅｖ＝２００Ｖ、カブリ取り電位差Ｖｄｅｆ＝１００Ｖの設定となる。図３中で、Ｖ１＝１００Ｖは露光電位を示し、Ｖｄｃ＝２００Ｖは現像バイアスを示し、Ｖｄ＝４００Ｖは感光ドラム１の表面電位を示す。なお、本実施形態では、トナーは、画像露光強度が弱い部分すなわち感光ドラム１の表面電位の高い部分に多く付着する。
【００５０】
図４は、トナー濃度センサ９の概略構成を示す概略構成図である。トナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像ｉｔの濃度を検出するためのものである。トナー濃度センサ９は、ＬＥＤ等の赤外発光素子９１と、フォトダイオード、ＣｄＳ等の受光素子９２ａ、９２ｂと、受光データを処理するＩＣ（不図示）と、これらを収容するハウジング９３等から構成されている。なお、ここでいうトナー濃度は、画像反射濃度と同義である。
【００５１】
赤外発光素子９１は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像ｉｔに赤外光Ｌｉｒを照射可能である。受光素子９２ａは、前記トナー像ｉｔからの散乱光Ｌｉｒｄの強度を検出する。受光素子９２ｂは、正反射光Ｌｉｒｒの強度と散乱光Ｌｉｒｄの強度の両方を検出することにより、トナー像ｉｔが高濃度でも低濃度でも精度よく濃度を検出することができる。受光素子９２ａ、９２ｂは、検出した光の量に応じて出力値を変化させる所謂Ａ／Ｄ変換（１０ビット）によりデジタル信号に変換する。
【００５２】
本実施形態においては、現像装置４の使用開始から、連続出力時に隣り合うシートｍの間に対応する期間（以下「シート間」という。）毎に、帯電極性反転トナーの排出をＴｔｅ間行い、感光ドラム１上のトナー濃度Ｃｔｄを測定する。トナー濃度Ｃｔｄは、次式（１）で示される。トナー濃度Ｃｔｄは、画像形成装置の工場出荷時又はユーザ使用環境での感光ドラム１の交換時に、現像装置４を画像形成装置１００から離脱して、トナーが転移しない状態で感光ドラム１の１周にわたって測定・記憶したＣｔｄｉと測定値Ｃｔｄｍの差分である。
【００５３】
【数１】
本実施の形態において、Ｔｔｅ＝１０ｍｓであるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００５４】
図５は、画像形成装置１００の排出のフローチャートである。トナーのシート間排出頻度Ｆｔｅは、予め決定されているものではない。随時、トナー濃度Ｃｔｄは測定される。トナー濃度センサ９が測定するトナー濃度Ｃｔｄの測定結果に基づいて、コントローラ６０は、トナーの排出を継続するか否かを決定する。なお、図５のフローチャートに示されるように、『シート間』とは、搬送されて来るシートｍとシートｍの間に対応する期間をいう。また、『毎シート間』とは、全てのシート間をいう。『シート間排出頻度』とは、シート間に排出するトナーの排出時間をいい、シート間排出頻度Ｆｔｅで表す。
【００５５】
まず、コントローラ６０は、現像装置４の駆動を開始する（ステップ０『Ｓ０』、以下、「ステップ」を単に「Ｓ」と表す）。コントローラ６０は、毎シート間に対応する感光ドラム１の位置に向かって現像装置４がトナーを排出するように指令する（Ｓ１）。コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知するトナー濃度Ｃｔｄに基づいて、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断する（Ｊ１）。ＹＥＳの場合には、シート間にトナーを排出する必要がないことから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ２）。ＮＯの場合には、シート間にトナーを排出必要があることから、コントローラ６０は、毎シート間に現像装置４が感光ドラム１にトナーを排出するように指令する（Ｓ１）。コントローラ６０は、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下であるか否かの判断、及び、ＮＯの場合における毎シート間でのトナーの排出を反復する（Ｓ１、Ｊ１、図５中の点線の範囲内）。
【００５６】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定した場合には（Ｓ２）、コントローラ６０は、再度、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断する（Ｊ２）。ＹＥＳの場合には、シート間にトナーを排出する必要がないことから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。ＮＯの場合には、シート間にトナーを排出する必要があることから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ４）。
【００５７】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定した場合には（Ｓ３）、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎ以下か否かを判断する（Ｊ３）。ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎに設定されていると認識し（Ｓ６）、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎになるまで、シート間排出頻度Ｆｔｅの調整を反復する（Ｊ２、Ｓ３、Ｊ３、Ｓ６、Ｓ４）。
【００５８】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定した場合には（Ｓ４）、コントローラ６０は、再度、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断判断する（Ｊ４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ５）。ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。
【００５９】
シート間排出頻度Ｆｔｅが１回でも１／２倍に設定された後に、シート間排出頻度Ｆｔｅが２倍に設定された場合（Ｓ４、Ｓ５）には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが毎シート間にトナーを排出した頻度以上であるか否かを判断する（Ｊ５）。ＹＥＳの場合にはＳ１に戻る。ＮＯの場合にはＳ４に戻る。本実施の形態において、シート間排出頻度Ｆｔｅの下限は、下限値Ｆｔｅｍｉｎ＝１／８１９２（回／シート間）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００６０】
前述したように、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを調節することにより、帯電極性反転トナーを転移させるための『期間』や『量』を決定する。
【００６１】
図６は、画像形成装置１００の排出のフローチャートである。なお、図６のフローチャートに示されるように、『通常シート間時間』とは、シートｍの最後部が通過してから次のシートｍの最前部が通過するまでの時間をいう。まず、コントローラ６０は、現像装置４の駆動を開始する（ステップ０『Ｓ０』、以下、「ステップ」を単に「Ｓ」と表す。）。コントローラ６０は、通常シート間時間でトナーを排出する（Ｓ１１）。
【００６２】
コントローラ６０は、前述の図５におけるＳ１及びＪ１の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１１）。すなわち、コントローラ６０は、『毎シート間でのトナーの排出（Ｓ１）及びトナー濃度が所定値以下であるか否かの判断（Ｊ１）の反復回数Ｎｔｅｂｍ』が所定値Ｎｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１１）。ＹＥＳであれば、コントローラ６０は、トナーの排出が不足することから、シート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長し、その延長された時間内に現像装置４がトナーを排出するように指令する(Ｓ１２)。ＮＯであれば、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍを延長することなく通常シート間時間でトナーを排出する（Ｓ１１）。
【００６３】
コントローラ６０がシート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長してトナーを排出した場合には(Ｓ１２)、コントローラ６０は、トナー濃度が所定値Ｔｔｅｂｍ０以下か否かを判断する（Ｊ１２）。ＮＯであれば、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍが所定値Ｔｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１３）。ＹＥＳの場合にはＳ１１に戻る。
【００６４】
コントローラ６０が、シート間時間Ｔｔｅｂｍが所定値Ｔｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断し（Ｊ１３）、ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、帯電極性反転トナーの電界による排出では対応不能と判断し、現像装置４の保守を指示する（Ｓ１４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長してトナーを排出させる(Ｓ１２)。
【００６５】
コントローラ６０が現像装置４の保守を指示した場合には（Ｓ１４）、コントローラ６０は、現像装置４の保守が完了したか否かを判断する（Ｊ１４）。ＹＥＳの場合にはＳ０に戻る。ＮＯの場合にはＳ１４に戻る。
【００６６】
本実施の形態において、Ｎｔｅｂｍ０＝１００（回）、Ｔｔｅｂｍ０＝５５（ｓ）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００６７】
帯電極性反転トナーの排出時においては、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃを、出力画像形成時の＋２００Ｖから＋４００Ｖに変更する。
【００６８】
前述したように、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを調節することにより、帯電極性反転トナーを転移させるための『期間』や『量』を決定する。
【００６９】
図７は、トナーの濃度と出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。横軸はトナーの濃度Ｃｔｄを示し、左側の縦軸は画像反射濃度を示し、右側の縦軸はかぶりを示す。発明者等が行った実験によれば、トナー濃度Ｃｔｄと、出力画像の画質の諸特性の関係は、図７のとおりである。図７に示されるように、トナー濃度Ｃｔｄが高いほど、画質は低い。トナー濃度Ｃｔｄが高いということは、帯電極性が反転した暗色（黒色）のトナーが感光ドラム１の表面に大量に排出されて付着していることを意味する。
【００７０】
図８は、画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。ここでは、画像形成装置１００で、画像面積率が５％のＡ４サイズ画像を、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎分５１００枚の速度で、２５万枚連続出力した際の、最高濃度部の画像反射濃度推移の一例を示す。図８に示されるように、画像反射濃度はほぼ不変である。トナーの重量平均粒径が未使用時の７．５μｍから７．６μｍに増加したに過ぎず、ベタ画像反射濃度は、１．４２から１．４０に減少したに過ぎず、かぶりによる画像反射率低下量は、０．５％から０．６％に増加したに過ぎない。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は３２ｍｇである。
【００７１】
図２１は、各種の画像形成装置１００の性能等を示したグラフであり、図２２は、各種の画像形成装置１００の仕様を示したグラフである。いずれの画像形成装置も、２３℃６０％ＲＨの環境で耐刷前の画像反射濃度は１.３８〜１.２、かぶりによる画像反射率低下量は、０.５〜０.８％である。これらによれば、本実施の形態に係る画像形成装置１００の生産性、現像器寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。
【００７２】
（第２実施形態）
図９は、この発明の第２実施形態に係る画像形成装置２００の構成を示す断面図である。第１実施形態の画像形成装置１００と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第２実施形態に係る画像形成装置２００の特徴部分のみ説明する。画像形成装置２００は、ベルト状の中間転写部材５９を有する転写装置５０を備えることにより、幅広い種類の転写剤に安定した画像を形成することが可能である点が特徴である。
【００７３】
転写装置５０は、感光ドラム１の表面に当接されるように配設された中間転写部材５９と、これが掛け渡される複数のローラ５８ａ〜５８ｅとを有している。このうちローラ５８ａ、５８ｃは、感光ドラム１の近傍に配置されて中間転写部材５９の平坦な面を感光ドラム１に当接させて、感光ドラム１と中間転写部材５９との間に一次転写部Ｚｔｒ１を形成している。また、ローラ５８ｂは中間転写部材５９の張力を一定に維持するためのテンションローラであり、加圧バネ（不図示）により付勢されている。ローラ５８ｄは中間転写部材５９を回転させるためのものである。また、二次転写対向ローラ５８ｅは、後述の二次転写ローラ５２との間に中間転写部材５９を挟み込むためのものである。
【００７４】
中間転写部材５９としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂にカーボンブラックを適当量含有させられたものを使用した。また、その中間転写部材５９は、その体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１３Ω・ｃｍ、厚みを７０〜１００μｍに形成した無端ベルト状のものを使用した。
【００７５】
さらに、中間転写部材５９の内側には、感光ドラム１との間に中間転写部材５９を挟み込んで、一次転写部Ｚｔｒ１を形成する一次転写ローラ５１が配設されている。この一次転写ローラ５１には、出力画像形成時において、一次転写バイアス電源５７１によって、トナーの正規帯電極性と逆の極性の一次転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が中間転写部材５９上に転写されるようになっている。
【００７６】
二次転写部Ｚｔｒ２には、中間転写部材５９のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラ５２と、中間転写ベルト１０の内面側に配設されて二次転写ローラ５２の対向電極をなす接地された二次転写対向ローラ５８ｅが配設される。二次転写ローラ５２には、出力画像形成時において、二次転写バイアス電源５７２により、トナーの正規帯電極性と逆の極性の二次転写バイアスが印加される。
【００７７】
前述の一次転写バイアス電源５７１及び二次転写バイアス電源５７２は、感光ドラム１の表面のトナー像を中間転写部材５９の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能である。
【００７８】
現像バイアス電源４７、一次転写バイアス電源５７１、二次転写バイアス電源５７２は、『制御部』であるコントローラ６１に接続されている。このコントローラ６１は、現像バイアス電源４７の現像バイアス、一次転写バイアス電源５７１及び二次転写バイアス電源５７２の転写バイアスを変更可能である。また、コントローラ６１は、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更する。これにより、帯電極性が反転したトナーを現像装置から感光ドラム１の表面に転移可能である。さらに、コントローラ６１は、後述のトナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』を決定可能である。加えて、コントローラ６１は、トナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』を決定可能である。コントローラ６１は、帯電極性反転トナーを転移させるための期間や量の変更にあたっては、現像バイアス及び転写バイアスの印加時間を変更する。
【００７９】
さらに、中間転写部材５９の回転方向Ｒ３に沿っての二次転写部Ｚｔｒ２の下流側には、二次転写後の中間転写部材５９上に残留したトナーを除去する中間転写部材清掃装置５６が設けられている。なお、上述の二次転写ローラ５２及び中間転写部材清掃装置５６は、中間転写部材５９に対して接離可能に配設されている。
【００８０】
本実施の形態においては、ローラ５８ｄの表面から水平右方に２０ｍｍ離れた位置に、トナー濃度センサ９を備える。赤外発光素子９１は、中間転写部材５９の表面に形成されたトナー像ｉｔに赤外光Ｌｒを照射する。こうしてトナー濃度センサ９は、中間転写部材５９の表面に存在するトナーの濃度を検知可能となっている。
【００８１】
本実施形態においては、現像装置４の使用開始から、シート間毎に帯電極性反転トナーの排出をＴｔｅ間行い、中間転写部材５９上のトナー濃度Ｃｔｉｔｍを測定する。トナー濃度Ｃｔｉｔｍは、画像形成ジョブ完了直後に、中間転写部材５９を感光ドラム１から離間してトナーが中間転写部材５９に転移しない状態で中間転写部材５９の１周にわたって測定及び記憶したＣｔｉｔｍｎｔと測定値Ｃｔｉｔｍｍの差分である。
【００８２】
【数２】
排出のシート間排出頻度Ｆｔｅは、予め決定してあるのではなく、随時、トナー濃度Ｃｔｉｔｍを測定しその結果に基づいて排出を継続するか否かを決定する。この場合にも、図５のフローチャートで前述したのと同様に、コントローラ６０は制御する。すなわち、現像装置の使用開始（Ｓ０）直後は、毎シート間で排出する（Ｓ１）。トナー濃度Ｃｔｉｔｍが所定値Ｃｔｉｔｍ０以下ならばシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２にし（Ｓ２、Ｓ３）、これをシート間排出頻度が下限値Ｆｔｅｍｎになるまで反復する（Ｓ３、Ｊ３、Ｓ６）。
【００８３】
現像装置の使用開始（Ｓ０）直後のトナー濃度Ｃｔｉｔｍが所定値Ｃｔｉｔｍ０以下でないならば毎シート間での排出を反復する（Ｓ１、Ｊ１、図５中の点線四角内）。シート間排出頻度Ｆｔｅを１回でも１／２にした後に、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍にする際（Ｓ４、Ｓ５）のシート間排出頻度の上限は毎シート間である（Ｊ５、Ｓ１）。
【００８４】
本実施の形態において、シート間排出頻度Ｆｔｅの下限は、下限値Ｆｔｅｍｎ＝１／０９６（回／シート間）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００８５】
また、毎シート間でのトナーの排出の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０を超える場合に関しては、図６のフローチャートで前述したのと同様に、コントローラ６０は制御する。すなわち、毎シート間でのトナーの排出の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０を超えると（Ｊ１１）、排出が不足したと判断しシート間時間Ｔｔｅｂｍを１.１倍に延長して(Ｓ１２)、排出を反復する。延長したシート間時間Ｔｔｅｂｍが、所定値ＴＮｔｅｂｍ０を超えると（Ｊ１３）、帯電極性反転トナーの電界による排出では対応不能と判断し、現像装置保守指示を出す（Ｓ１４）。
【００８６】
本実施の形態において、Ｎｔｅｂｍ０＝６０（回）、Ｔｔｅｂｍ０＝３０（ｓ）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００８７】
帯電極性反転トナーの一次排出時においては、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃを、出力画像形成時の＋２００Ｖから＋５００Ｖに変更する。同時に、一次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ１も、出力画像形成時の＋３０００Ｖから−４０００Ｖに、二次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ２も、出力画像形成時の＋３５００Ｖから−４０００Ｖに変更する。
【００８８】
図１０は、中間転写部材５９の表面に存在するトナー濃度及び出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。横軸はトナーの濃度Ｃｔｄを示し、左側の縦軸は画像反射濃度を示し、右側の縦軸はかぶりを示す。図１０に示されるように、トナー濃度Ｃｔｉｔｍが高いほど、画質は低い。トナー濃度Ｃｔｉｔｍが高いということは、帯電極性が反転した暗色（黒色）のトナーが感光ドラムの表面に大量に排出されて付着していることを意味する。
【００８９】
帯電極性反転トナーの二次排出時においても、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃ、一次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ１、二次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ２を、一次排出時と同様に、出力画像形成時から変更する。
【００９０】
図１１は、画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。ここでは、画像形成装置の使用によって、画像面積率が５％のＡ４サイズの画像が、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎分５１００枚の速度で２５万枚連続出力された場合に、最高濃度部の画像反射濃度の推移を示す。トナー粒度分布及び画像反射濃度は共にほぼ不変である。具体的には、トナーの重量平均粒径が未使用時の７.５μｍから７.９μｍに増加したに過ぎず、ベタ画像反射濃度は、１．４０から１．４１にわずかに増加し、かぶりによる画像反射率低下量は、０.５％から不変である。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は３２ｍｇである。
【００９１】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施の形態に係る画像形成装置の生産性、現像器寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。
【００９２】
（第３実施形態）
第３実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述したのと同様の部分についての詳細な説明を省略し、第３実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第３実施形態の画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置１００において、現像剤が磁性キャリア粒子と非磁性トナーから構成されている二成分型であることにより、優れた出力画像濃度均一性等を有する点に特徴がある。
【００９３】
図１２は第３実施形態の画像形成装置に設けられる現像装置４の断面図である。現像装置４の現像容器４０の内部は、鉛直方向に延在する隔壁４０ｗによって第一現像室４０ｃ１と第二現像室４０ｃ２とに区画されており、これら現像室内に現像剤ｄが収容されている。
【００９４】
第一現像室４０ｃ１の内部には、スクリュー型の第一現像剤撹拌搬送部材４４１が配置される。第二現像室４０ｃ２の内部には、スクリュー型の第二現像剤撹拌搬送部材４４２が配置される。第一現像剤撹拌搬送部材４４１は第一現像室４０ｃ１内の現像剤を攪拌・搬送する。又、第二現像剤撹拌搬送部材４４２は、自動トナー補給装置の制御のもとで、トナー補給容器（図示せず）からトナー補給口（図示せず）を介して供給されるトナーと、既に第二現像室４０ｃ２内にある現像剤とを攪拌し且つ搬送して、トナー濃度を均一化する。トナー補給口は、通常、第二現像剤撹拌搬送部材４４２による第二現像室４０ｃ２内の現像剤搬送方向の上流端近傍に設けられている。
【００９５】
第一現像剤撹拌搬送部材４４１は、図１２のシート面の前側から奥側に向けて、又、第二現像剤撹拌搬送部材４４２は図１２のシート面の奥側から前側に向けて現像剤を搬送する。隔壁４０ｗには、図１２における前側と奥側の端部において、第一現像室４０ｃ１と第二現像室４０ｃ２とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されている。従って、第一現像剤撹拌搬送部材４４１及び第二現像剤撹拌搬送部材４４２の搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した第一現像室４０ｃ１内の現像剤が、一方の現像剤通路を介して第二現像室４０ｃ２へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された第二現像室４０ｃ２内の現像剤が他方の現像剤通路を介して第一現像室４０ｃ１へ移動する。
【００９６】
現像装置４は、さらに、発光ダイオードなどの光源とフォトダイオードなどの光電変換素子とを有する光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサ４９を、現像容器４０内の現像スリーブ４１に対向する位置に有する。
【００９７】
磁性キャリアには、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した磁性キャリア、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして、抵抗調整したもの等を用いても良い。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。磁性キャリアの重量平均粒径は２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜７０μｍである。
【００９８】
２成分現像剤に用いる非磁性トナーとしては、特にトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、ＳＦ−２が１００〜１１５であるものが好適である。この形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より算出した値として定義した。サンプリングに当たっては、日立製作所社製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いられた。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
トナーの形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合いを示し、１４０より大きいと、球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー表面の凸凹の度合いを示し、１２０より大きいと、トナー表面の凸凹が顕著になる。また、トナーの体積平均粒径は４〜１５μｍのものが好適に使用できる。さらに、トナーは表面を外添剤で被覆して、一次帯電装置２による影響をある程度、外添剤に逃がすようにすることが好ましい。外添剤の粒径は、トナーに外添したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下であることが好ましい。
【０１０１】
上記の外添剤としては、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛など）等が用いられる。その他では、外添剤としては、窒化物（窒化ケイ素など）、炭化物（炭化ケイ素など）、金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど）等が用いられる。また、その他の外添剤としては、脂肪族金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、カーボンブラック、シリカなどが用いられる。
【０１０２】
これら外添剤は単独で用いても、複数併用してもよい。それぞれ疎水化処理したものがより好ましい。外添剤の使用量は、トナーの１００重量部あたり０．０１〜１０重量部であり、好ましくは０．０５〜５重量部である。そして、磁性キャリアと非磁性トナーを重量比が９３：７になるように混合したものを現像剤として用いた。
【０１０３】
なお、本実施形態では、トナーは、画像露光強度が強い部分すなわち感光ドラム１の表面電位の低い部分に多く付着する。画像形成条件は、一次帯電後の感光ドラム表面電位Ｖｄ＝＋５００Ｖ、現像バイアスの交流成分の振幅１７００Ｖ、現像バイアスの交流成分の周波数６０００Ｈｚとする。また、画像形成条件は、現像バイアスの直流成分の電圧３００Ｖ、画像露光後の感光ドラム表面電位Ｖ１＝＋１００Ｖ、ＧＳＤ＝４００μｍとした。
【０１０４】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の生産性、画質に関する優位性が理解できる。現像装置の寿命が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より劣るのは、耐刷によりトナー粒子への帯電性が低下した現像剤のキャリア粒子及び磨耗して現像剤搬送力が低下した現像スリーブ４１の交換が必要だからである。トナー消費量が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より多いのは、現像スリーブ４１上の担持されるトナー量が多いため、出力画像上を形成するトナー量が多く（約２０ｍｇ/ｃｍ２）、現像スリーブ４１から飛散するトナーも多いからである。
【０１０５】
（第４実施形態）
第４実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述したのと同様の部分についての詳細な説明を省略し、第４実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第４実施形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、転移させるべき帯電極性反転トナーの量の変更を、帯電極性反転トナー排出時における現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅの変更により行う点が特徴である。
【０１０６】
図１３は、第４実施形態の画像形成装置に関し、現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅ及びトナー濃度Ｃｔｄの関係を示すグラフである。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅは５０ｓである。交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅは、図１３に示す関係に基づいて決定する。すなわち、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、Ｖｐｐｔｅを低減して排出量を低減する。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ及び、図１３に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１０７】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像バイアスの交流成分の振幅を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１０８】
（第５実施形態）
第５実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第５実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第５実施形態の画像形成装置では、帯電極性反転トナーの排出時に現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１０９】
図１４は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、トナーの排出時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図１４に示されるように、帯電極性反転トナーの排出時における現像バイアスの波形は矩形である。現像バイアスの低電圧時間Ｔｄｅｖｂｌ及び現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが異なる。現像バイアスの高電圧の期間において、帯電極性反転トナーは現像装置４から感光ドラム１へと転移する。
【０１１０】
図１５は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、出力画像形成時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図１５に示されるように、出力画像形成時における現像バイアスの波形は矩形である。現像バイアスの低電圧時間Ｔｄｅｖｂｌ及び現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈは等しい。現像バイアスの低電圧の期間において、正規帯電極性トナーは現像装置４から感光ドラム１へと転移する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈの関係を示すグラフである。図１６に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナー濃度Ｃｔｄが高いと、現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ２及び、図１６に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１１２】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像バイアスの高電圧時間を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１１３】
（第６実施形態）
第６実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第６実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第６実施形態の画像形成装置では、帯電極性反転トナー排出時に現像スリーブの周速ＶＳＬＶが変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１１４】
図１７は、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅの関係を示すグラフである。図１７に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナー濃度Ｃｔｄが高いと、現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ３及び図１７に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１１５】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像スリーブの周速を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１１６】
（第７実施形態）
第７実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第７実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第７実施形態の画像形成装置では、極性反転トナー排出時に現像装置の感光ドラム１への加圧力ＦＳＤｔｅ２が変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１１７】
図１８は、本発明の第７実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置４の構成を示す断面図である。図１８に示されるように、そもそも、前述の間隙ＧＳＤを保証し、安定した現像を行うために、現像装置は感光ドラム１に対して加圧されている。加圧は、カム９５１、バネ９５２、カム９５１を回転するカム駆動モータ９５３等によって構成される加圧部材９５によりなされる。加圧力が過小だと、現像装置が振動するため、出力画像に周期的なムラが生じ、逆に加圧力が過大だと、感光ドラム１表面の磨耗等が生じる。
【０１１８】
間隙ＧＳＤを保証する手段の一が、現像スリーブ４１の回転軸と同軸に配設され、現像スリーブ４１の外径よりも大きな外径を有するＳＤローラ４６である。ＳＤローラ４６は、加圧に対して変形の少ない樹脂で構成され、感光ドラム表面に圧接するが、加圧力を増やすと、つぶれ量は大きくなり、結果として間隙ＧＳＤが減少し、現像スリーブ４１から感光ドラム１へ転移するトナー量は増加する。
【０１１９】
図１９は、感光ドラム１の表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、帯電極性反転トナーの排出時の現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅの関係を示すグラフである。図１９に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナーの濃度が高いと、現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ２及び図１９に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１２０】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の、現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置より若干劣るのは、加圧力の変更に時間がかかるからである。
【０１２１】
（第８実施形態）
第８実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第８実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第８実施形態の画像形成装置では、現像装置における一の現像容器に二の現像スリーブが備えられたことにより、高速度での現像性が改善された点に特徴がある。
【０１２２】
図２０は、本発明の第８実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置４の構成を示す断面図である。この画像形成装置では、例えば、Ａサイズの毎時連続出力枚数は８１００である。この生産性を実現すべく、感光ドラム１の周速度を７００ｍｍ/ｓとしている。
【０１２３】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２は、現像容器４０の感光ドラム１に対向した開口部に互いに近接してＲ１方向に沿って並設されている。第一現像スリーブ４１１と感光ドラム１との間では、間隔ＧＳＤ１＝２００μｍに設定される。第二現像スリーブ４１２と感光ドラム１との間では、間隔ＧＳＤ２＝２５０μｍに設定される。第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２の回転速度はともに７００ｍｍ/sである。
【０１２４】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２が感光ドラム１と対向する対向部における感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対し上流側に第一現像スリーブ４１１が位置し、同方向に対し下流側に第二現像スリーブ４１２が位置する。第一現像スリーブ４１１の内部には『磁界発生手段』としての第一現像マグネット４２１が固定配置されている。第二現像スリーブ４１２は外径２０ｍｍであり、内部には『磁界発生手段』としての第二現像マグネット４２２が固定配置されている。
【０１２５】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２は、ともに矢印Ｒ２方向に回転する。そして、第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２が近接して対向する部分の間隔Ｇｓｓでは、第一現像スリーブ４１１の移動方向と第二現像スリーブ４１２との移動方向は逆方向である。
【０１２６】
第二現像スリーブ４１２の近傍に搬送された現像剤は、第二現像スリーブ４１２の図示した矢印Ｒ２方向の回転に伴って、前記対向部としての間隔Ｇｓｓの近傍に送られる。それと共に、現像剤は、第一現像スリーブ４１１に送られる。間隔Ｇｓｓ＝４００μｍである。第二現像スリーブ４１２上のトナーの塗布量は０．６ｇ／ｃｍ２である。
【０１２７】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。トナー消費量が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より優れているのは、第二現像スリーブ４１２が、第一現像スリーブ４１１から感光ドラム１へ過剰に転移したトナーを回収するからである。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１２９】
例えば、帯電極性反転トナーの排出の期間の長さ・量・排出頻度に関しては、周辺の温度・湿度を考慮してもよい。
【０１３０】
潜像担持部材は、ドラム状のものに限定されるものではなく、ベルト状或いはシート状であっても良いし、その個数についても一に限定されるものではなく、フルカラー画像出力を可能とすべく、二以上としてもよい。
【０１３１】
現像装置の個数についても、一に限定されるものではなく、異なった色のトナーを収容した現像装置を複数備えてもよい。
【０１３２】
一の現像装置が有する現像剤担持部材についても、二に限定されるものではなく、三以上でもよい。
【０１３３】
現像剤についても、非磁性トナーのみから構成してもよい。
【０１３４】
その他、潜像担持部材の外径・周速度・表面電位、現像剤担持部材の外径・周速度、間隙ＧＳＤ・ＧＳＳ・ＧＳＢの大きさ、現像バイアスの直流成分の電圧値等に関しても、現像剤の特性等に応じて最適な値に設定することができる。
【０１３５】
本発明の優位性の理解を容易にすべく、従来の技術を、比較形態として簡単に説明する。
【０１３６】
（第１比較形態）
第１比較形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出を行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、現像装置の寿命と画質に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出を行わないために生産性とトナー消費量は遜色ないが、画質の安定性に関しては大きく劣る。
【０１３７】
（第２比較形態）
第２比較形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【０１３８】
（第３比較形態）
第３比較形態に係る画像形成装置は、実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【０１３９】
（第４比較形態）
第４比較形態に係る画像形成装置は、第８実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】この発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】静電像を現像するために固定的に配置された現像装置の断面図である。
【図３】出力画像形成時における現像バイアス電源の現像バイアス及び感光ドラムの表面電位の関係を示すグラフである。
【図４】トナー濃度センサの概略構成を示す概略構成図である。
【図５】画像形成装置の排出のフローチャートである。
【図６】画像形成装置の排出のフローチャートである。
【図７】トナーの濃度と出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。
【図８】画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。
【図９】この発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図１０】中間転写部材の表面に存在するトナー濃度及び出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。
【図１１】画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。
【図１２】第３実施形態の画像形成装置に設けられる現像装置の断面図である。
【図１３】第４実施形態の画像形成装置に関し、現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅ及びトナー濃度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、トナーの排出時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図
【図１５】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、出力画像形成時の現像バイアスの波形を示すグラフである。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第６実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅの関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第７実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置の構成を示す断面図である。
【図１９】感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、帯電極性反転トナーの排出時の現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅの関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の第８実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置の構成を示す断面図である。
【図２１】各種の画像形成装置の性能等を示したグラフである。
【図２２】各種の画像形成装置の仕様を示したグラフである。
【図２３】従来の画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２４】感光ドラムの中心部分の導電性支持体から表面保護層までの部分断面図である。
【図２５】従来の画像形成装置における耐刷時の画像反射濃度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 感光ドラム（潜像担持部材）
４ 現像装置
９ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
４１ 現像剤担持部材
４７ 現像バイアス電源
５７ 転写バイアス電源
５９ 中間転写部材
６０ コントローラ（制御部）
１００、２００・・・画像形成装置
５７１ 一次転写バイアス電源（転写バイアス電源）
５７２ 二次転写バイアス電源（転写バイアス電源）
ｄ トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電記録方式又は電子写真方式の複写装置、画像形成記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２３は、従来の画像形成装置９０の構成を示す断面図である。図２３に示されるように、画像形成装置９０は、『潜像担持部材』である回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１が配置されている。ここでは、非晶質シリコン感光体を使用している。感光ドラム１は、回転方向Ｒ１の方向に、所定の周速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。感光ドラム１は、コロナ放電方式等の一次帯電装置２により、所定の極性、所定の表面電位に帯電される。次いで、感光ドラム１は、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光装置３による画像露光Ｌｉｍを受け取る。これにより目的の画像に対応した静電像が形成される。
【０００３】
図２４は、感光ドラム１の中心部分の導電性支持体１０１から表面保護層１０３までの部分断面図である。感光ドラム１では、中心部にはＡｌ等の導電性支持体１０１が設けられ、その上層には、導電性支持体１０１からの反射を防止する為の長波長光吸収層１０５が設けられる。その上層に導電性支持体１０１と同様の導電性支持体１０４が設けられる。そして、導電性支持体１０４の上層に設けられ、導電性支持体１０４からの電荷の注入を阻止する為の『電荷注入阻止層』である光導電層１０２は、少なくとも非晶質シリコン系の材料で構成され、光導電性を示す層である。また、光導電層１０２を保護する為の表面保護層１０３が最表層に設けられている。
【０００４】
図２は、静電像を現像するために固定的に配置された現像装置４の断面図である。現像容器４０は、現像剤ｄを収容し、画像形成装置の長手方向（図２のシート面に直角方向）に延在する開口を有し、その開口に『現像剤担持部材』としての現像スリーブ４１が設置される。現像スリーブ４１は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ等の材料にて中空の円筒状に形成される。現像スリーブ４１は、開口の図で見て左略半周面を現像容器４０内に突入し、右略半周面を現像容器４０外へ露出し、感光ドラム１と対向するようにして、回転自在に横設されている。
【０００５】
現像スリーブ４１と感光ドラム１との間には、微小な間隙ＧＳＤが設けられ、現像スリーブ４１は、感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対し、対向部において同方向である矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像スリーブ４１内には、『磁界発生手段』としてマグネット４２が設けられており、現像スリーブ４１の回転に拘らず、固定的な磁界を発生すべく、現像スリーブ４１内に非回転に配置されている。現像容器４０内の現像スリーブ４１の近傍には、現像容器４０の開口に固定端を支持されて対向する自由端を現像スリーブ４１に近接させた『現像剤規制部材』としての板状のドクターブレード４３が設けられる。このドクターブレード４３に、マグネット４２の磁極の一が略対向するように配置されている。
【０００６】
現像剤攪拌搬送部材により現像スリーブ４１上に搬送され担持された現像剤ｄは、その後の現像スリーブ４１の回転に伴い、ドクターブレード４３の現像スリーブ４１の対向部に搬送される。そして、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の間隙ＧＳＢに形成された磁界の作用で層厚を規制されて、現像スリーブ４１上に薄層に形成された後、感光ドラム１との間隙ＧＳＤへと搬送され、現像が行われる。現像スリーブ４１に現像バイアス電源４７より現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ４１上に担持された現像剤ｄ中のトナーが感光ドラム１上の静電像に対向して転移、付着して、静電像をトナー像として可視化する。ここで、現像容器４０に収容されている現像剤ｄは、磁性トナー等から構成され、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の表面との間で摩擦帯電される。
【０００７】
次に、図２３を参照して、現像装置４の現像動作も含めて、前述の画像形成装置９０による画像形成工程について説明する。先ず感光ドラム１の表面を、一次帯電装置２により一様に帯電する。次いで、露光装置３が発生するレーザ光等による画像露光を行い、感光ドラム１上に静電像を形成する。続いて、前述した現像装置４により現像を行い、トナー像として可視化する。
【０００８】
次いで、給シートカセットから給シートローラによってシートｍが、１枚毎に分離搬送されて、レジストローラ対、転写ガイドを経て、感光ドラム１と二次転写ローラ５２の対向部である転写部Ｚｔｒへと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写装置５に印加され、シートｍ上にトナー像が転写される。前述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、転写部Ｚｔｒに次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。
【０００９】
感光ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、搬送ガイドを経て定着装置６へ搬送され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部に搬送される。これにより、加熱・加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１上の残トナー等は、清掃装置７によって清掃される。
【００１０】
しかしながら、図２のような構成の一成分磁性トナーを含む現像剤を収容する現像装置４にて行われている、所謂『ジャンピング現像』の本質的な問題として、現像装置４の内部でのトナーの粗粉化が挙げられる。『粗粉化』とは、トナーが電界からの力によって現像されるため、各トナー粒子に働く電界が等しい場合、粒度分布をもったトナーのうち、帯電量の大きいものから選択的に感光ドラム１上に転移することにより、現像装置内のトナーの粒径が大きくなる現象である。又、トナーの帯電量と粒度には相関があり、粒径の大きい、即ち質量の多いトナーほど帯電量が小さく、又、粒径の小さいトナーはその逆となる。
【００１１】
粗粉化の直接的弊害は、画像がガサついてしまうことである。さらに、粗粉化されたトナーは帯電極性が正規のものから反転しやすく、新たに補給された正規帯電極性のトナーと静電的に吸着することである。これにより現像性が著しく悪化することで、特にベタ黒濃度低下などの画質の劣化、更にトナーの帯電極性が反転することで、本来現像すべきでない白地部にカブリが生じやすい。しかも、粗粉化されているために通常のカブリ画像よりも顕在化しやすく、この現像方式での耐久における主要問題の一つとなっている。
【００１２】
前述の通り、選択現像によってトナー粒度分布がトナー粗粉化し、画像反射濃度が低下している。具体的には、トナーの重量平均粒径が未使用時の９．０μｍから１３．２μｍに増加し、ベタ画像反射濃度は、１．４２から１．０８に減少し（図２５参照）、かぶりによる画像反射率低下量は、０．５％から５％に増加している。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は、３２ｍｇである。
【００１３】
図２５は、従来の画像形成装置における耐刷時の画像反射濃度の推移を示すグラフである。図２５には、画像面積率が５％のＡ４サイズ画像を、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎時５０００枚の速度で、２５万枚連続出力した際に、最高濃度部における画像反射濃度の推移の一例を示される。
【００１４】
また、粗粉化が発生しない場合でも、特に高速度の画像形成装置においては、トナー帯電量が低い又は極端に高いトナーが現像装置内部に滞留して現像装置の内部で繰り返し強い圧縮や熱を受ける。そして、トナーの外添剤がトナーの母体に埋め込まれたりトナーの母体から遊離する。このことによりトナーの流動性が低下し、現像装置を構成する現像スリーブ表面等にトナーが融着・固着する問題も発生し、画像濃度低下・かぶり悪化・ムラの発生等の画像欠陥を招来していた。
【００１５】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載の発明では、粗大化した極性反転トナーの排出を行っている。また、特許文献２に記載の発明では、現像装置の内部のトナー状態が画質欠陥に至る状態にあるか否かに基づいて劣化トナー排出モードの実行要否を選定可能である。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−３３３７０９号公報
【特許文献２】特開２００６−４７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１のように、『単純に、粗大化した極性反転トナーの吐き出しを行う』と、トナー消費量が増える。また、清掃装置の負担が増えたり、清掃装置から溢れたトナーが出力画像上に落下及び付着したりする。さらに、清掃装置の駆動トルク増加による振動等の問題が発生する。
【００１８】
また、特許文献２のように、劣化トナー排出モードの実行が要と判断された場合には、『劣化トナーの排出期間として一律な実行時間等が設定されている』ので、現像性の回復に必要な時間より実行時間が不足したり、実行時間が過剰だったりすることがあった。劣化トナー排出モードの実行時間が不足すると、現像性が回復しないので画像濃度が低かったりかぶりが多い状態が解消されなかったりする。逆に、劣化トナー排出モードの実行時間が過剰だと、画像形成に使えない時間（ダウンタイム）が増え、トナー消費量が増えるだけでなく、劣化トナーを回収する清掃装置に起因する問題を招来する。
【００１９】
本発明は、上記実情に鑑み、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して出力することが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】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の画像形成装置は、潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の画像形成装置によれば、トナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』が決定される。したがって、帯電極性反転トナーを転移させるための期間が柔軟に変更されることにより、帯電極性反転トナーの排出期間が短すぎることによる選択現像やトナーの劣化に基づくガサツキ、画像濃度の低下、カブリ等が防止される。同時に、帯電極性反転トナーを転移させるための期間が長すぎることによる画像形成に使用できない期間すなわちダウンタイムが短縮化されつつ帯電極性反転トナーの無駄な排出は抑制される。その結果、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して出力することができる。
【００２５】
本発明の他の画像形成装置によれば、トナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための量』が決定される。したがって、帯電極性反転トナーを転移させるため量が柔軟に変更されることにより、帯電極性反転トナーの排出量が不足することによる選択現像やトナーの劣化に基づくガサツキ、画像濃度の低下、カブリ等が防止される。同時に、帯電極性反転トナーの排出量が過剰となることによる帯電極性反転トナーの無駄な排出は抑制される。その結果、トナーの無駄な消費を低減できると共にダウンタイムを抑制できることに加えて、良好な画像を高速度で安定して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】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００を図面に基づき詳しく説明する。但し、この実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものはない。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の構成図である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、『潜像担持部材』である回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備える。ここでは、非晶質シリコン感光体を使用している。感光ドラム１は、回転方向Ｒ１の方向に、所定の周速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。
【００２８】
感光ドラム１の周囲には、回転方向Ｒ１に示す感光ドラム１の回転方向に順に、一次帯電装置２、露光装置３、現像装置４、二次転写ローラ５２、トナー濃度センサ９、清掃装置７が配置される。現像装置４は感光ドラム１の表面にトナーを転移可能である。現像装置４は現像部材４ａを有する。現像部材４ａには、現像装置４に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源４７が接続される。二次転写ローラ５２には転写バイアス電源５７が接続される。感光ドラム１及び二次転写ローラ５２の間には転写部Ｚｔｒが確保され、シートｍの搬送方向の下流には定着装置６が配置される。また、『トナー濃度検知手段』であるトナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面から１５ｍｍ離れ、かつ、清掃装置７の外下底７０ｂから１０ｍｍ下方の位置に配置される。トナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面に存在するトナーの濃度を検知可能である。また、現像バイアス電源４７及び転写バイアス電源５７は、『制御部』であるコントローラ６０に接続されている。
【００２９】
コントローラ６０は、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更可能である。これにより、コントローラ６０は、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを現像装置４から感光ドラム１の表面に転移するよう制御可能である。
【００３０】
また、コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』、又は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』を決定可能である。コントローラ６０は、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』の変更を決定する場合には、現像バイアスの印加時間を変更する。コントローラ６０は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』の変更を決定する場合には、現像バイアスの直流成分の電圧を変更する。
【００３１】
このような画像形成装置１００によう画像形成工程について以下に簡単に説明する。感光ドラム１は、コロナ放電方式等の一次帯電装置２により、所定の極性、所定の表面電位に一様に帯電する。次いで、感光ドラム１は、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光装置３による画像露光Ｌｉｍを受け取る。このことにより、感光ドラム１の上には、目的の画像に対応した静電像が形成される。続いて、前述した現像装置４により現像を行い、トナー像として可視化する。
【００３２】
次いで、図示しない給シートカセットから給シートローラによってシートｍが、１枚毎に分離搬送されて、レジストローラ対、転写ガイドを経て、感光ドラム１と転写装置５の対向部である転写部Ｚｔｒへと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写装置５に印加され、シートｍ上にトナー像が転写される。
【００３３】
これらの一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、転写部Ｚｔｒに次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。感光ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、搬送ガイドを経て定着装置６へ搬送され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部に搬送される。これにより、加熱及び加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１上の残トナー等は、清掃装置７によって清掃される。
【００３４】
なお、出力画像の形成時においては、先ず感光ドラム１の表面を、コロナ帯電方式の一次帯電装置２によりＶｄ＝＋４００Ｖに一様に帯電する。次いで、波長６８０μｍの半導体レーザの露光装置３により１２００ｄｐｉでＰＷＭによる画像露光を行う。レーザ強度は、照射部のＶｌ＝＋１５０Ｖになるように設定している。
【００３５】
図２は、静電像を現像するために固定的に配置された現像装置４の断面図である。現像装置４は現像容器４０を備える。現像容器４０には現像剤ｄが収容される。現像容器４０には、感光ドラム１の長手方向（図２のシート面に直交する方向）に開口部４０ａが形成される。開口部４０ａの長手方向の一方の辺（図２の２つの『４０』の符号のうちの上側）には、開口部４０ａに固定端を支持された『現像剤規制部材』としての板状のドクターブレード４３が設けられる。
【００３６】
ドクターブレード４３、及び、開口部４０ａの長手方向の他方の辺（図２の２つの『４０』の符号のうちの下側）に囲まれる領域には、現像部材４ａが配置される。現像部材４ａは、中空円筒状に形成される『現像剤担持部材』である現像スリーブ４１、及び、円柱状に形成される『磁界発生手段』であるマグネット４２を備える。現像スリーブ４１の中にマグネット４２が挿入されている。現像スリーブ４１は、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の材料で成形されれば良い。現像スリーブ４１はマグネット４２の周りを回転可能となっている。現像スリーブ４１の回転方向は、矢印Ｒ２に示すように感光ドラム１の回転方向と反対方向となっている。マグネット４２は、固定的な磁界を発生すべく現像スリーブ４１の内部に非回転に配置される。また、図２に示されるように、現像スリーブ４１は、左略半周面を現像容器４０の内部に突入し、右略半周面を現像容器４０の外部に露出する。そして、現像スリーブ４１は、感光ドラム１と対向する位置に配置される。
【００３７】
現像スリーブ４１及びドクターブレード４３の間には、間隙ＧＳＢが設けられる。また、現像スリーブ４１及び感光ドラム１との間には、微小の間隙ＧＳＤが設けられる。現像剤ｄは、まず、第一現像剤撹拌搬送部材４４１及び第二現像剤撹拌搬送部材４４２（図１２で後述）によって現像スリーブ４１の上に搬送されて担持される。現像剤ｄは、現像スリーブ４１の回転に伴って、ドクターブレード４３及び現像スリーブ４１の対向部に搬送される。そして、現像剤ｄは、間隙ＧＳＢに形成された磁界の作用で層厚を規制されて、現像スリーブ４１の上で薄層に形成される。その後に、現像剤ｄは、微小の間隙ＧＳＤへと搬送されて現像が行われる。
【００３８】
現像バイアス電源４７は現像スリーブ４１に現像バイアスを印加する。これにより、現像スリーブ４１の上に担持された現像剤ｄの中のトナーは、感光ドラム１の上の静電像に対して転移及び付着し、静電像をトナー像として可視化する。例えば、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスは、＋２００Ｖの直流電圧に対して、周波数２７００Ｈｚ及び振幅１２００Ｖの矩形交流電圧を重畳したものである。
【００３９】
ドクターブレード４３は厚さ１ｍｍのＳＰＣＣ製であり、間隙はＧＳＢ＝２５０μｍ、ＧＳＤ＝２５０μｍとした。現像スリーブ４１に内蔵されたマグネット４２には、周方向に６つの磁極が形成されており、そのうちの一は、ドクターブレード４３との対向位置から、Ｒ２と逆方向に５°離れた位置にある。感光ドラム１の外径は１０８ｍｍであり、８０ｍｍ／ｓの周速度で回転する。
【００４０】
現像スリーブ４１は、外径が３０ｍｍであり、６００ｍｍ／ｓの周速度で回転する。厚さ０．７５ｍｍのＡｌ合金の基層に、球形ガラス粒子吹き付けによる粗面化処理をしたのち、厚さ１９μｍのＮｉＰメッキを施し、さらにその上に厚さ１.５μｍのＣｒメッキを施してある。Ｃｒメッキ後の表面粗さは６μｍＲｚである。
【００４１】
現像剤ｄは磁性トナー等から構成される。現像剤ｄはドクターブレード４３及び現像スリーブ４１の間で摩擦帯電される。この磁性トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体を含有するトナー粒子を有する。結着樹脂としては、例えば、スチレン系共重合体もしくはポリエステル樹脂が挙げられる。これらは単独で使用しても良く、又は混合して使用しても良いが、混合して使用する場合は、少なくともその一部が反応していることが好ましい。スチレン系重合体又はスチレン系共重合体は、架橋されていてもよく、又、他の樹脂と混合して用いても良い。結着樹脂の架橋剤としては、主として二個以上の重合可能な二重結合を有する化合物を用いても良い。一方、磁性体としては、マグネタイトが好ましく用いられる。
【００４２】
このトナーは、荷電制御剤を含有させることによって、帯電性を保持させ、帯電特性を制御することができる。例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効である。このような錯体や化合物としては、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸等が挙げられる。また、その他、錯体や化合物としては、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類等が挙げられる。荷電制御剤をトナーに含有させる方法として、トナー内部に添加する方法と外添する方法がある。
【００４３】
トナー粒子は、着色剤を含有していて良い。このような着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、等が挙げられる。又、前記染料としては、例えばアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料が挙げられる。
【００４４】
本実施形態においては、トナーに離型性を与える観点から、トナー粒子がワックス類を含有することが好ましい。更に、このワックス類は、ビニル系モノマーによりブロック共重合体、グラフト変性等を施した変性ワックスでも良く、又、酸化処理を施した酸化ワックスでも良い。これらワックスは、トナーの製造に際し、予め重合体成分中に添加・混合しておくこともできる。その場合は、重合体成分の調製時に、ワックスと高分子量重合体とを溶剤に予備溶解した後、低分子重合体溶液と混合する方法が好ましい。これによりミクロな領域での相分離が緩和され、高分子量成分の再凝集が制御され、低分子重合体との良好な分散状態が得られる。尚、二種類以上のワックスを併用して添加しても良い。
【００４５】
また、本実施形態においては、トナーは、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のため、シリカ微粉末をトナー粒子に外添することが好ましい。シリカ微粉末は、必要に応じて、疎水化、帯電性のコントロール等の目的で、次のような処理が施されていることが好ましい。即ち、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることが好ましい。
【００４６】
トナーには、必要に応じて他の外部添加剤を添加しても良い。このような外部添加剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラ定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子等が挙げられる。
【００４７】
本実施形態においては、未使用トナーの重量平均径は７．５μｍ、２３℃６０％ＲＨでの耐刷前の現像スリーブ上のトナーの平均帯電量は-８μＣ／ｇ、トナー塗布量は０．８ｍｇ／ｃｍ２である。
【００４８】
なお、トナーに関しては、重量平均粒径は、ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用いて測定した。測定法としては、電解水溶液の１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、体積、個数を測定して、重量平均粒径を算出する。重量平均粒径が６．０μｍより大きい場合は、１００μｍのアパーチャーを用いて２〜６０μｍの粒子を測定する。重量平均粒径が３．０〜６．０μｍの場合は、５０μｍのアパーチャーを用いて１〜３０μｍの粒子を測定する。
【００４９】
図３は、出力画像形成時における現像バイアス電源４７の現像バイアス及び感光ドラム１の表面電位の関係を示すグラフである。図３に示すように、本実施形態の通常の出力画像形成時における現像バイアスは、現像電位差Ｖｄｅｖ＝２００Ｖ、カブリ取り電位差Ｖｄｅｆ＝１００Ｖの設定となる。図３中で、Ｖ１＝１００Ｖは露光電位を示し、Ｖｄｃ＝２００Ｖは現像バイアスを示し、Ｖｄ＝４００Ｖは感光ドラム１の表面電位を示す。なお、本実施形態では、トナーは、画像露光強度が弱い部分すなわち感光ドラム１の表面電位の高い部分に多く付着する。
【００５０】
図４は、トナー濃度センサ９の概略構成を示す概略構成図である。トナー濃度センサ９は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像ｉｔの濃度を検出するためのものである。トナー濃度センサ９は、ＬＥＤ等の赤外発光素子９１と、フォトダイオード、ＣｄＳ等の受光素子９２ａ、９２ｂと、受光データを処理するＩＣ（不図示）と、これらを収容するハウジング９３等から構成されている。なお、ここでいうトナー濃度は、画像反射濃度と同義である。
【００５１】
赤外発光素子９１は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像ｉｔに赤外光Ｌｉｒを照射可能である。受光素子９２ａは、前記トナー像ｉｔからの散乱光Ｌｉｒｄの強度を検出する。受光素子９２ｂは、正反射光Ｌｉｒｒの強度と散乱光Ｌｉｒｄの強度の両方を検出することにより、トナー像ｉｔが高濃度でも低濃度でも精度よく濃度を検出することができる。受光素子９２ａ、９２ｂは、検出した光の量に応じて出力値を変化させる所謂Ａ／Ｄ変換（１０ビット）によりデジタル信号に変換する。
【００５２】
本実施形態においては、現像装置４の使用開始から、連続出力時に隣り合うシートｍの間に対応する期間（以下「シート間」という。）毎に、帯電極性反転トナーの排出をＴｔｅ間行い、感光ドラム１上のトナー濃度Ｃｔｄを測定する。トナー濃度Ｃｔｄは、次式（１）で示される。トナー濃度Ｃｔｄは、画像形成装置の工場出荷時又はユーザ使用環境での感光ドラム１の交換時に、現像装置４を画像形成装置１００から離脱して、トナーが転移しない状態で感光ドラム１の１周にわたって測定・記憶したＣｔｄｉと測定値Ｃｔｄｍの差分である。
【００５３】
【数１】
本実施の形態において、Ｔｔｅ＝１０ｍｓであるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００５４】
図５は、画像形成装置１００の排出のフローチャートである。トナーのシート間排出頻度Ｆｔｅは、予め決定されているものではない。随時、トナー濃度Ｃｔｄは測定される。トナー濃度センサ９が測定するトナー濃度Ｃｔｄの測定結果に基づいて、コントローラ６０は、トナーの排出を継続するか否かを決定する。なお、図５のフローチャートに示されるように、『シート間』とは、搬送されて来るシートｍとシートｍの間に対応する期間をいう。また、『毎シート間』とは、全てのシート間をいう。『シート間排出頻度』とは、シート間に排出するトナーの排出時間をいい、シート間排出頻度Ｆｔｅで表す。
【００５５】
まず、コントローラ６０は、現像装置４の駆動を開始する（ステップ０『Ｓ０』、以下、「ステップ」を単に「Ｓ」と表す）。コントローラ６０は、毎シート間に対応する感光ドラム１の位置に向かって現像装置４がトナーを排出するように指令する（Ｓ１）。コントローラ６０は、トナー濃度センサ９が検知するトナー濃度Ｃｔｄに基づいて、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断する（Ｊ１）。ＹＥＳの場合には、シート間にトナーを排出する必要がないことから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ２）。ＮＯの場合には、シート間にトナーを排出必要があることから、コントローラ６０は、毎シート間に現像装置４が感光ドラム１にトナーを排出するように指令する（Ｓ１）。コントローラ６０は、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下であるか否かの判断、及び、ＮＯの場合における毎シート間でのトナーの排出を反復する（Ｓ１、Ｊ１、図５中の点線の範囲内）。
【００５６】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定した場合には（Ｓ２）、コントローラ６０は、再度、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断する（Ｊ２）。ＹＥＳの場合には、シート間にトナーを排出する必要がないことから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。ＮＯの場合には、シート間にトナーを排出する必要があることから、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ４）。
【００５７】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定した場合には（Ｓ３）、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎ以下か否かを判断する（Ｊ３）。ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎに設定されていると認識し（Ｓ６）、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが下限値Ｆｔｅｍｉｎになるまで、シート間排出頻度Ｆｔｅの調整を反復する（Ｊ２、Ｓ３、Ｊ３、Ｓ６、Ｓ４）。
【００５８】
コントローラ６０がシート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定した場合には（Ｓ４）、コントローラ６０は、再度、トナー濃度Ｃｔｄが所定値Ｃｔｄ０以下か否かを判断判断する（Ｊ４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍に設定する（Ｓ５）。ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを１／２倍に設定する（Ｓ３）。
【００５９】
シート間排出頻度Ｆｔｅが１回でも１／２倍に設定された後に、シート間排出頻度Ｆｔｅが２倍に設定された場合（Ｓ４、Ｓ５）には、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅが毎シート間にトナーを排出した頻度以上であるか否かを判断する（Ｊ５）。ＹＥＳの場合にはＳ１に戻る。ＮＯの場合にはＳ４に戻る。本実施の形態において、シート間排出頻度Ｆｔｅの下限は、下限値Ｆｔｅｍｉｎ＝１／８１９２（回／シート間）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００６０】
前述したように、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを調節することにより、帯電極性反転トナーを転移させるための『期間』や『量』を決定する。
【００６１】
図６は、画像形成装置１００の排出のフローチャートである。なお、図６のフローチャートに示されるように、『通常シート間時間』とは、シートｍの最後部が通過してから次のシートｍの最前部が通過するまでの時間をいう。まず、コントローラ６０は、現像装置４の駆動を開始する（ステップ０『Ｓ０』、以下、「ステップ」を単に「Ｓ」と表す。）。コントローラ６０は、通常シート間時間でトナーを排出する（Ｓ１１）。
【００６２】
コントローラ６０は、前述の図５におけるＳ１及びＪ１の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１１）。すなわち、コントローラ６０は、『毎シート間でのトナーの排出（Ｓ１）及びトナー濃度が所定値以下であるか否かの判断（Ｊ１）の反復回数Ｎｔｅｂｍ』が所定値Ｎｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１１）。ＹＥＳであれば、コントローラ６０は、トナーの排出が不足することから、シート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長し、その延長された時間内に現像装置４がトナーを排出するように指令する(Ｓ１２)。ＮＯであれば、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍを延長することなく通常シート間時間でトナーを排出する（Ｓ１１）。
【００６３】
コントローラ６０がシート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長してトナーを排出した場合には(Ｓ１２)、コントローラ６０は、トナー濃度が所定値Ｔｔｅｂｍ０以下か否かを判断する（Ｊ１２）。ＮＯであれば、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍが所定値Ｔｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断する（Ｊ１３）。ＹＥＳの場合にはＳ１１に戻る。
【００６４】
コントローラ６０が、シート間時間Ｔｔｅｂｍが所定値Ｔｔｅｂｍ０以上であるか否かを判断し（Ｊ１３）、ＹＥＳの場合には、コントローラ６０は、帯電極性反転トナーの電界による排出では対応不能と判断し、現像装置４の保守を指示する（Ｓ１４）。ＮＯの場合には、コントローラ６０は、シート間時間Ｔｔｅｂｍを１．１倍に延長してトナーを排出させる(Ｓ１２)。
【００６５】
コントローラ６０が現像装置４の保守を指示した場合には（Ｓ１４）、コントローラ６０は、現像装置４の保守が完了したか否かを判断する（Ｊ１４）。ＹＥＳの場合にはＳ０に戻る。ＮＯの場合にはＳ１４に戻る。
【００６６】
本実施の形態において、Ｎｔｅｂｍ０＝１００（回）、Ｔｔｅｂｍ０＝５５（ｓ）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００６７】
帯電極性反転トナーの排出時においては、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃを、出力画像形成時の＋２００Ｖから＋４００Ｖに変更する。
【００６８】
前述したように、コントローラ６０は、シート間排出頻度Ｆｔｅを調節することにより、帯電極性反転トナーを転移させるための『期間』や『量』を決定する。
【００６９】
図７は、トナーの濃度と出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。横軸はトナーの濃度Ｃｔｄを示し、左側の縦軸は画像反射濃度を示し、右側の縦軸はかぶりを示す。発明者等が行った実験によれば、トナー濃度Ｃｔｄと、出力画像の画質の諸特性の関係は、図７のとおりである。図７に示されるように、トナー濃度Ｃｔｄが高いほど、画質は低い。トナー濃度Ｃｔｄが高いということは、帯電極性が反転した暗色（黒色）のトナーが感光ドラム１の表面に大量に排出されて付着していることを意味する。
【００７０】
図８は、画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。ここでは、画像形成装置１００で、画像面積率が５％のＡ４サイズ画像を、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎分５１００枚の速度で、２５万枚連続出力した際の、最高濃度部の画像反射濃度推移の一例を示す。図８に示されるように、画像反射濃度はほぼ不変である。トナーの重量平均粒径が未使用時の７．５μｍから７．６μｍに増加したに過ぎず、ベタ画像反射濃度は、１．４２から１．４０に減少したに過ぎず、かぶりによる画像反射率低下量は、０．５％から０．６％に増加したに過ぎない。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は３２ｍｇである。
【００７１】
図２１は、各種の画像形成装置１００の性能等を示したグラフであり、図２２は、各種の画像形成装置１００の仕様を示したグラフである。いずれの画像形成装置も、２３℃６０％ＲＨの環境で耐刷前の画像反射濃度は１.３８〜１.２、かぶりによる画像反射率低下量は、０.５〜０.８％である。これらによれば、本実施の形態に係る画像形成装置１００の生産性、現像器寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。
【００７２】
（第２実施形態）
図９は、この発明の第２実施形態に係る画像形成装置２００の構成を示す断面図である。第１実施形態の画像形成装置１００と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第２実施形態に係る画像形成装置２００の特徴部分のみ説明する。画像形成装置２００は、ベルト状の中間転写部材５９を有する転写装置５０を備えることにより、幅広い種類の転写剤に安定した画像を形成することが可能である点が特徴である。
【００７３】
転写装置５０は、感光ドラム１の表面に当接されるように配設された中間転写部材５９と、これが掛け渡される複数のローラ５８ａ〜５８ｅとを有している。このうちローラ５８ａ、５８ｃは、感光ドラム１の近傍に配置されて中間転写部材５９の平坦な面を感光ドラム１に当接させて、感光ドラム１と中間転写部材５９との間に一次転写部Ｚｔｒ１を形成している。また、ローラ５８ｂは中間転写部材５９の張力を一定に維持するためのテンションローラであり、加圧バネ（不図示）により付勢されている。ローラ５８ｄは中間転写部材５９を回転させるためのものである。また、二次転写対向ローラ５８ｅは、後述の二次転写ローラ５２との間に中間転写部材５９を挟み込むためのものである。
【００７４】
中間転写部材５９としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂にカーボンブラックを適当量含有させられたものを使用した。また、その中間転写部材５９は、その体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１３Ω・ｃｍ、厚みを７０〜１００μｍに形成した無端ベルト状のものを使用した。
【００７５】
さらに、中間転写部材５９の内側には、感光ドラム１との間に中間転写部材５９を挟み込んで、一次転写部Ｚｔｒ１を形成する一次転写ローラ５１が配設されている。この一次転写ローラ５１には、出力画像形成時において、一次転写バイアス電源５７１によって、トナーの正規帯電極性と逆の極性の一次転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が中間転写部材５９上に転写されるようになっている。
【００７６】
二次転写部Ｚｔｒ２には、中間転写部材５９のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラ５２と、中間転写ベルト１０の内面側に配設されて二次転写ローラ５２の対向電極をなす接地された二次転写対向ローラ５８ｅが配設される。二次転写ローラ５２には、出力画像形成時において、二次転写バイアス電源５７２により、トナーの正規帯電極性と逆の極性の二次転写バイアスが印加される。
【００７７】
前述の一次転写バイアス電源５７１及び二次転写バイアス電源５７２は、感光ドラム１の表面のトナー像を中間転写部材５９の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能である。
【００７８】
現像バイアス電源４７、一次転写バイアス電源５７１、二次転写バイアス電源５７２は、『制御部』であるコントローラ６１に接続されている。このコントローラ６１は、現像バイアス電源４７の現像バイアス、一次転写バイアス電源５７１及び二次転写バイアス電源５７２の転写バイアスを変更可能である。また、コントローラ６１は、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更する。これにより、帯電極性が反転したトナーを現像装置から感光ドラム１の表面に転移可能である。さらに、コントローラ６１は、後述のトナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』を決定可能である。加えて、コントローラ６１は、トナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』を決定可能である。コントローラ６１は、帯電極性反転トナーを転移させるための期間や量の変更にあたっては、現像バイアス及び転写バイアスの印加時間を変更する。
【００７９】
さらに、中間転写部材５９の回転方向Ｒ３に沿っての二次転写部Ｚｔｒ２の下流側には、二次転写後の中間転写部材５９上に残留したトナーを除去する中間転写部材清掃装置５６が設けられている。なお、上述の二次転写ローラ５２及び中間転写部材清掃装置５６は、中間転写部材５９に対して接離可能に配設されている。
【００８０】
本実施の形態においては、ローラ５８ｄの表面から水平右方に２０ｍｍ離れた位置に、トナー濃度センサ９を備える。赤外発光素子９１は、中間転写部材５９の表面に形成されたトナー像ｉｔに赤外光Ｌｒを照射する。こうしてトナー濃度センサ９は、中間転写部材５９の表面に存在するトナーの濃度を検知可能となっている。
【００８１】
本実施形態においては、現像装置４の使用開始から、シート間毎に帯電極性反転トナーの排出をＴｔｅ間行い、中間転写部材５９上のトナー濃度Ｃｔｉｔｍを測定する。トナー濃度Ｃｔｉｔｍは、画像形成ジョブ完了直後に、中間転写部材５９を感光ドラム１から離間してトナーが中間転写部材５９に転移しない状態で中間転写部材５９の１周にわたって測定及び記憶したＣｔｉｔｍｎｔと測定値Ｃｔｉｔｍｍの差分である。
【００８２】
【数２】
排出のシート間排出頻度Ｆｔｅは、予め決定してあるのではなく、随時、トナー濃度Ｃｔｉｔｍを測定しその結果に基づいて排出を継続するか否かを決定する。この場合にも、図５のフローチャートで前述したのと同様に、コントローラ６０は制御する。すなわち、現像装置の使用開始（Ｓ０）直後は、毎シート間で排出する（Ｓ１）。トナー濃度Ｃｔｉｔｍが所定値Ｃｔｉｔｍ０以下ならばシート間排出頻度Ｆｔｅを１／２にし（Ｓ２、Ｓ３）、これをシート間排出頻度が下限値Ｆｔｅｍｎになるまで反復する（Ｓ３、Ｊ３、Ｓ６）。
【００８３】
現像装置の使用開始（Ｓ０）直後のトナー濃度Ｃｔｉｔｍが所定値Ｃｔｉｔｍ０以下でないならば毎シート間での排出を反復する（Ｓ１、Ｊ１、図５中の点線四角内）。シート間排出頻度Ｆｔｅを１回でも１／２にした後に、シート間排出頻度Ｆｔｅを２倍にする際（Ｓ４、Ｓ５）のシート間排出頻度の上限は毎シート間である（Ｊ５、Ｓ１）。
【００８４】
本実施の形態において、シート間排出頻度Ｆｔｅの下限は、下限値Ｆｔｅｍｎ＝１／０９６（回／シート間）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００８５】
また、毎シート間でのトナーの排出の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０を超える場合に関しては、図６のフローチャートで前述したのと同様に、コントローラ６０は制御する。すなわち、毎シート間でのトナーの排出の反復回数Ｎｔｅｂｍが所定値Ｎｔｅｂｍ０を超えると（Ｊ１１）、排出が不足したと判断しシート間時間Ｔｔｅｂｍを１.１倍に延長して(Ｓ１２)、排出を反復する。延長したシート間時間Ｔｔｅｂｍが、所定値ＴＮｔｅｂｍ０を超えると（Ｊ１３）、帯電極性反転トナーの電界による排出では対応不能と判断し、現像装置保守指示を出す（Ｓ１４）。
【００８６】
本実施の形態において、Ｎｔｅｂｍ０＝６０（回）、Ｔｔｅｂｍ０＝３０（ｓ）であるが、保守者が必要に応じて変更可能である。
【００８７】
帯電極性反転トナーの一次排出時においては、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃを、出力画像形成時の＋２００Ｖから＋５００Ｖに変更する。同時に、一次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ１も、出力画像形成時の＋３０００Ｖから−４０００Ｖに、二次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ２も、出力画像形成時の＋３５００Ｖから−４０００Ｖに変更する。
【００８８】
図１０は、中間転写部材５９の表面に存在するトナー濃度及び出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。横軸はトナーの濃度Ｃｔｄを示し、左側の縦軸は画像反射濃度を示し、右側の縦軸はかぶりを示す。図１０に示されるように、トナー濃度Ｃｔｉｔｍが高いほど、画質は低い。トナー濃度Ｃｔｉｔｍが高いということは、帯電極性が反転した暗色（黒色）のトナーが感光ドラムの表面に大量に排出されて付着していることを意味する。
【００８９】
帯電極性反転トナーの二次排出時においても、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃ、一次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ１、二次転写バイアスの直流成分Ｖｄｃｔｒ２を、一次排出時と同様に、出力画像形成時から変更する。
【００９０】
図１１は、画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。ここでは、画像形成装置の使用によって、画像面積率が５％のＡ４サイズの画像が、２３℃６０％ＲＨの環境で、毎分５１００枚の速度で２５万枚連続出力された場合に、最高濃度部の画像反射濃度の推移を示す。トナー粒度分布及び画像反射濃度は共にほぼ不変である。具体的には、トナーの重量平均粒径が未使用時の７.５μｍから７.９μｍに増加したに過ぎず、ベタ画像反射濃度は、１．４０から１．４１にわずかに増加し、かぶりによる画像反射率低下量は、０.５％から不変である。２５万枚平均の１枚あたりのトナー消費量は３２ｍｇである。
【００９１】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施の形態に係る画像形成装置の生産性、現像器寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。
【００９２】
（第３実施形態）
第３実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述したのと同様の部分についての詳細な説明を省略し、第３実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第３実施形態の画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置１００において、現像剤が磁性キャリア粒子と非磁性トナーから構成されている二成分型であることにより、優れた出力画像濃度均一性等を有する点に特徴がある。
【００９３】
図１２は第３実施形態の画像形成装置に設けられる現像装置４の断面図である。現像装置４の現像容器４０の内部は、鉛直方向に延在する隔壁４０ｗによって第一現像室４０ｃ１と第二現像室４０ｃ２とに区画されており、これら現像室内に現像剤ｄが収容されている。
【００９４】
第一現像室４０ｃ１の内部には、スクリュー型の第一現像剤撹拌搬送部材４４１が配置される。第二現像室４０ｃ２の内部には、スクリュー型の第二現像剤撹拌搬送部材４４２が配置される。第一現像剤撹拌搬送部材４４１は第一現像室４０ｃ１内の現像剤を攪拌・搬送する。又、第二現像剤撹拌搬送部材４４２は、自動トナー補給装置の制御のもとで、トナー補給容器（図示せず）からトナー補給口（図示せず）を介して供給されるトナーと、既に第二現像室４０ｃ２内にある現像剤とを攪拌し且つ搬送して、トナー濃度を均一化する。トナー補給口は、通常、第二現像剤撹拌搬送部材４４２による第二現像室４０ｃ２内の現像剤搬送方向の上流端近傍に設けられている。
【００９５】
第一現像剤撹拌搬送部材４４１は、図１２のシート面の前側から奥側に向けて、又、第二現像剤撹拌搬送部材４４２は図１２のシート面の奥側から前側に向けて現像剤を搬送する。隔壁４０ｗには、図１２における前側と奥側の端部において、第一現像室４０ｃ１と第二現像室４０ｃ２とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されている。従って、第一現像剤撹拌搬送部材４４１及び第二現像剤撹拌搬送部材４４２の搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した第一現像室４０ｃ１内の現像剤が、一方の現像剤通路を介して第二現像室４０ｃ２へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された第二現像室４０ｃ２内の現像剤が他方の現像剤通路を介して第一現像室４０ｃ１へ移動する。
【００９６】
現像装置４は、さらに、発光ダイオードなどの光源とフォトダイオードなどの光電変換素子とを有する光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサ４９を、現像容器４０内の現像スリーブ４１に対向する位置に有する。
【００９７】
磁性キャリアには、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した磁性キャリア、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして、抵抗調整したもの等を用いても良い。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。磁性キャリアの重量平均粒径は２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜７０μｍである。
【００９８】
２成分現像剤に用いる非磁性トナーとしては、特にトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、ＳＦ−２が１００〜１１５であるものが好適である。この形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より算出した値として定義した。サンプリングに当たっては、日立製作所社製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いられた。
【００９９】
【数３】
【０１００】
【数４】
トナーの形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合いを示し、１４０より大きいと、球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー表面の凸凹の度合いを示し、１２０より大きいと、トナー表面の凸凹が顕著になる。また、トナーの体積平均粒径は４〜１５μｍのものが好適に使用できる。さらに、トナーは表面を外添剤で被覆して、一次帯電装置２による影響をある程度、外添剤に逃がすようにすることが好ましい。外添剤の粒径は、トナーに外添したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下であることが好ましい。
【０１０１】
上記の外添剤としては、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛など）等が用いられる。その他では、外添剤としては、窒化物（窒化ケイ素など）、炭化物（炭化ケイ素など）、金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど）等が用いられる。また、その他の外添剤としては、脂肪族金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、カーボンブラック、シリカなどが用いられる。
【０１０２】
これら外添剤は単独で用いても、複数併用してもよい。それぞれ疎水化処理したものがより好ましい。外添剤の使用量は、トナーの１００重量部あたり０．０１〜１０重量部であり、好ましくは０．０５〜５重量部である。そして、磁性キャリアと非磁性トナーを重量比が９３：７になるように混合したものを現像剤として用いた。
【０１０３】
なお、本実施形態では、トナーは、画像露光強度が強い部分すなわち感光ドラム１の表面電位の低い部分に多く付着する。画像形成条件は、一次帯電後の感光ドラム表面電位Ｖｄ＝＋５００Ｖ、現像バイアスの交流成分の振幅１７００Ｖ、現像バイアスの交流成分の周波数６０００Ｈｚとする。また、画像形成条件は、現像バイアスの直流成分の電圧３００Ｖ、画像露光後の感光ドラム表面電位Ｖ１＝＋１００Ｖ、ＧＳＤ＝４００μｍとした。
【０１０４】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の生産性、画質に関する優位性が理解できる。現像装置の寿命が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より劣るのは、耐刷によりトナー粒子への帯電性が低下した現像剤のキャリア粒子及び磨耗して現像剤搬送力が低下した現像スリーブ４１の交換が必要だからである。トナー消費量が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より多いのは、現像スリーブ４１上の担持されるトナー量が多いため、出力画像上を形成するトナー量が多く（約２０ｍｇ/ｃｍ２）、現像スリーブ４１から飛散するトナーも多いからである。
【０１０５】
（第４実施形態）
第４実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述したのと同様の部分についての詳細な説明を省略し、第４実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第４実施形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、転移させるべき帯電極性反転トナーの量の変更を、帯電極性反転トナー排出時における現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅの変更により行う点が特徴である。
【０１０６】
図１３は、第４実施形態の画像形成装置に関し、現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅ及びトナー濃度Ｃｔｄの関係を示すグラフである。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅは５０ｓである。交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅは、図１３に示す関係に基づいて決定する。すなわち、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、Ｖｐｐｔｅを低減して排出量を低減する。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ及び、図１３に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１０７】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像バイアスの交流成分の振幅を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１０８】
（第５実施形態）
第５実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第５実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第５実施形態の画像形成装置では、帯電極性反転トナーの排出時に現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１０９】
図１４は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、トナーの排出時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図１４に示されるように、帯電極性反転トナーの排出時における現像バイアスの波形は矩形である。現像バイアスの低電圧時間Ｔｄｅｖｂｌ及び現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが異なる。現像バイアスの高電圧の期間において、帯電極性反転トナーは現像装置４から感光ドラム１へと転移する。
【０１１０】
図１５は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、出力画像形成時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図１５に示されるように、出力画像形成時における現像バイアスの波形は矩形である。現像バイアスの低電圧時間Ｔｄｅｖｂｌ及び現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈは等しい。現像バイアスの低電圧の期間において、正規帯電極性トナーは現像装置４から感光ドラム１へと転移する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈの関係を示すグラフである。図１６に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナー濃度Ｃｔｄが高いと、現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ２及び、図１６に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１１２】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像バイアスの高電圧時間を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１１３】
（第６実施形態）
第６実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第６実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第６実施形態の画像形成装置では、帯電極性反転トナー排出時に現像スリーブの周速ＶＳＬＶが変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１１４】
図１７は、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅの関係を示すグラフである。図１７に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナー濃度Ｃｔｄが高いと、現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ３及び図１７に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１１５】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より若干劣るのは、現像スリーブの周速を変更した後、安定するまでに時間がかかるからである。
【０１１６】
（第７実施形態）
第７実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第７実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第７実施形態の画像形成装置では、極性反転トナー排出時に現像装置の感光ドラム１への加圧力ＦＳＤｔｅ２が変更されると、転移させるべき帯電極性反転トナーの量が変更される点に特徴がある。
【０１１７】
図１８は、本発明の第７実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置４の構成を示す断面図である。図１８に示されるように、そもそも、前述の間隙ＧＳＤを保証し、安定した現像を行うために、現像装置は感光ドラム１に対して加圧されている。加圧は、カム９５１、バネ９５２、カム９５１を回転するカム駆動モータ９５３等によって構成される加圧部材９５によりなされる。加圧力が過小だと、現像装置が振動するため、出力画像に周期的なムラが生じ、逆に加圧力が過大だと、感光ドラム１表面の磨耗等が生じる。
【０１１８】
間隙ＧＳＤを保証する手段の一が、現像スリーブ４１の回転軸と同軸に配設され、現像スリーブ４１の外径よりも大きな外径を有するＳＤローラ４６である。ＳＤローラ４６は、加圧に対して変形の少ない樹脂で構成され、感光ドラム表面に圧接するが、加圧力を増やすと、つぶれ量は大きくなり、結果として間隙ＧＳＤが減少し、現像スリーブ４１から感光ドラム１へ転移するトナー量は増加する。
【０１１９】
図１９は、感光ドラム１の表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、帯電極性反転トナーの排出時の現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅの関係を示すグラフである。図１９に示す関係に基づいて、トナー濃度Ｃｔｄから現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅが決定される。すなわち、例えば、トナー濃度Ｃｔｄが高いほどトナーの劣化は少ないので、トナーの濃度が高いと、現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅが低減されて排出量が低減される。帯電極性反転トナーの二次排出の時間Ｔｔｅ２及び図１９に示す関係は、保守者が必要に応じて変更可能である。
【０１２０】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の、現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。生産性が、第１実施形態に係る画像形成装置より若干劣るのは、加圧力の変更に時間がかかるからである。
【０１２１】
（第８実施形態）
第８実施形態の画像形成装置の説明にあたっては、前述した構成及び作用と同様の部分についての詳細な説明を適宜省略し、第８実施形態に係る画像形成装置の特徴部分のみ説明する。第８実施形態の画像形成装置では、現像装置における一の現像容器に二の現像スリーブが備えられたことにより、高速度での現像性が改善された点に特徴がある。
【０１２２】
図２０は、本発明の第８実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置４の構成を示す断面図である。この画像形成装置では、例えば、Ａサイズの毎時連続出力枚数は８１００である。この生産性を実現すべく、感光ドラム１の周速度を７００ｍｍ/ｓとしている。
【０１２３】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２は、現像容器４０の感光ドラム１に対向した開口部に互いに近接してＲ１方向に沿って並設されている。第一現像スリーブ４１１と感光ドラム１との間では、間隔ＧＳＤ１＝２００μｍに設定される。第二現像スリーブ４１２と感光ドラム１との間では、間隔ＧＳＤ２＝２５０μｍに設定される。第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２の回転速度はともに７００ｍｍ/sである。
【０１２４】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２が感光ドラム１と対向する対向部における感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対し上流側に第一現像スリーブ４１１が位置し、同方向に対し下流側に第二現像スリーブ４１２が位置する。第一現像スリーブ４１１の内部には『磁界発生手段』としての第一現像マグネット４２１が固定配置されている。第二現像スリーブ４１２は外径２０ｍｍであり、内部には『磁界発生手段』としての第二現像マグネット４２２が固定配置されている。
【０１２５】
第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２は、ともに矢印Ｒ２方向に回転する。そして、第一現像スリーブ４１１及び第二現像スリーブ４１２が近接して対向する部分の間隔Ｇｓｓでは、第一現像スリーブ４１１の移動方向と第二現像スリーブ４１２との移動方向は逆方向である。
【０１２６】
第二現像スリーブ４１２の近傍に搬送された現像剤は、第二現像スリーブ４１２の図示した矢印Ｒ２方向の回転に伴って、前記対向部としての間隔Ｇｓｓの近傍に送られる。それと共に、現像剤は、第一現像スリーブ４１１に送られる。間隔Ｇｓｓ＝４００μｍである。第二現像スリーブ４１２上のトナーの塗布量は０．６ｇ／ｃｍ２である。
【０１２７】
前述した図２１及び図２２によれば、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の寿命、画質、トナー消費量に関する優位性が理解できる。トナー消費量が、第１実施形態に係る画像形成装置１００より優れているのは、第二現像スリーブ４１２が、第一現像スリーブ４１１から感光ドラム１へ過剰に転移したトナーを回収するからである。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１２９】
例えば、帯電極性反転トナーの排出の期間の長さ・量・排出頻度に関しては、周辺の温度・湿度を考慮してもよい。
【０１３０】
潜像担持部材は、ドラム状のものに限定されるものではなく、ベルト状或いはシート状であっても良いし、その個数についても一に限定されるものではなく、フルカラー画像出力を可能とすべく、二以上としてもよい。
【０１３１】
現像装置の個数についても、一に限定されるものではなく、異なった色のトナーを収容した現像装置を複数備えてもよい。
【０１３２】
一の現像装置が有する現像剤担持部材についても、二に限定されるものではなく、三以上でもよい。
【０１３３】
現像剤についても、非磁性トナーのみから構成してもよい。
【０１３４】
その他、潜像担持部材の外径・周速度・表面電位、現像剤担持部材の外径・周速度、間隙ＧＳＤ・ＧＳＳ・ＧＳＢの大きさ、現像バイアスの直流成分の電圧値等に関しても、現像剤の特性等に応じて最適な値に設定することができる。
【０１３５】
本発明の優位性の理解を容易にすべく、従来の技術を、比較形態として簡単に説明する。
【０１３６】
（第１比較形態）
第１比較形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出を行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、現像装置の寿命と画質に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出を行わないために生産性とトナー消費量は遜色ないが、画質の安定性に関しては大きく劣る。
【０１３７】
（第２比較形態）
第２比較形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【０１３８】
（第３比較形態）
第３比較形態に係る画像形成装置は、実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【０１３９】
（第４比較形態）
第４比較形態に係る画像形成装置は、第８実施形態に係る画像形成装置において、帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わない点が特徴である。前述した図２１及び図２２によれば、本比較の形態に係る画像形成装置の、生産性とトナー消費量に関する劣位性が理解できる。帯電極性反転トナーの排出する時間及び量の変更をともに行わないために、生産性とトナー消費量が劣る。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】この発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】静電像を現像するために固定的に配置された現像装置の断面図である。
【図３】出力画像形成時における現像バイアス電源の現像バイアス及び感光ドラムの表面電位の関係を示すグラフである。
【図４】トナー濃度センサの概略構成を示す概略構成図である。
【図５】画像形成装置の排出のフローチャートである。
【図６】画像形成装置の排出のフローチャートである。
【図７】トナーの濃度と出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。
【図８】画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。
【図９】この発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図１０】中間転写部材の表面に存在するトナー濃度及び出力画像の画質の諸特性の関係を示すグラフである。
【図１１】画像反射濃度及び累積耐刷枚数の関係を示すグラフである。
【図１２】第３実施形態の画像形成装置に設けられる現像装置の断面図である。
【図１３】第４実施形態の画像形成装置に関し、現像バイアスの交流成分の振幅Ｖｐｐｔｅ及びトナー濃度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、トナーの排出時の現像バイアスの波形を示すグラフである。図
【図１５】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、出力画像形成時の現像バイアスの波形を示すグラフである。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像バイアスの高電圧時間Ｔｄｅｖｂｈの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第６実施形態に係る画像形成装置に関し、感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、排出時の現像スリーブの周速ＶＳＬＶｔｅの関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第７実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置の構成を示す断面図である。
【図１９】感光ドラムの表面に存在するトナー濃度Ｃｔｄ、及び、帯電極性反転トナーの排出時の現像装置の加圧力ＦＳＤｔｅの関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の第８実施形態に係る画像形成装置に適用される現像装置の構成を示す断面図である。
【図２１】各種の画像形成装置の性能等を示したグラフである。
【図２２】各種の画像形成装置の仕様を示したグラフである。
【図２３】従来の画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２４】感光ドラムの中心部分の導電性支持体から表面保護層までの部分断面図である。
【図２５】従来の画像形成装置における耐刷時の画像反射濃度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 感光ドラム（潜像担持部材）
４ 現像装置
９ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
４１ 現像剤担持部材
４７ 現像バイアス電源
５７ 転写バイアス電源
５９ 中間転写部材
６０ コントローラ（制御部）
１００、２００・・・画像形成装置
５７１ 一次転写バイアス電源（転写バイアス電源）
５７２ 二次転写バイアス電源（転写バイアス電源）
ｄ トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間の変更にあたって、現像バイアスの印加時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量の変更にあたって、現像バイアスの直流成分の電圧を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間の変更にあたって、現像バイアス及び転写バイアスの印加時間を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量の変更にあたって、現像バイアス及び転写バイアスの直流成分の電圧を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナーは磁性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像装置は、一の現像容器及び複数の現像剤担持部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、前記潜像担持部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更することにより、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
潜像担持部材と、前記潜像担持部材の表面にトナーを転移可能な現像装置と、前記現像装置に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源と、中間転写部材と、前記潜像担持部材の表面のトナー像を前記中間転写部材の表面に転移させるための転写バイアスを印加可能な転写バイアス電源と、前記中間転写部材の表面に存在するトナーの濃度を検知可能なトナー濃度検知手段と、前記現像バイアス電源の現像バイアス及び前記転写バイアス電源の転写バイアスを変更可能な制御部と、を備え、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、前記制御部が前記出力画像形成期間内の現像バイアス及び転写バイアスから所定の値の現像バイアス及び転写バイアスに変更することにより、帯電極性が反転したトナーを前記現像装置から前記潜像担持部材の表面に転移可能である画像形成装置において、
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段が検知したトナーの濃度に基づいて、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量を決定可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間の変更にあたって、現像バイアスの印加時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量の変更にあたって、現像バイアスの直流成分の電圧を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるための期間の変更にあたって、現像バイアス及び転写バイアスの印加時間を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記帯電極性反転トナーを転移させるべき量の変更にあたって、現像バイアス及び転写バイアスの直流成分の電圧を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナーは磁性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像装置は、一の現像容器及び複数の現像剤担持部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−７２５８０（Ｐ２０１０−７２５８０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４３０５４（Ｐ２００８−２４３０５４）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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