画像形成装置
【課題】トナー粒度分布の耐久による変化の抑制により、耐久濃度低下の少ない均一性に優れた画像を出力することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１上に現像した現像剤が転写手段５にて記録媒体Ｐに転写することなくクリーニング部材７で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を現像剤担持体８に印加して像担持体１の静電潜像を現像してトナー像とし、現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを現像剤担持体８に印加して現像を行い、現像剤の消費工程を実行する時の像担持体１と現像剤担持体８との間で形成される電界強度は、画像形成時の像担持体１と現像剤担持体８の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなる。
【解決手段】像担持体１上に現像した現像剤が転写手段５にて記録媒体Ｐに転写することなくクリーニング部材７で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を現像剤担持体８に印加して像担持体１の静電潜像を現像してトナー像とし、現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを現像剤担持体８に印加して現像を行い、現像剤の消費工程を実行する時の像担持体１と現像剤担持体８との間で形成される電界強度は、画像形成時の像担持体１と現像剤担持体８の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写装置、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写装置、プリンタ等の画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）に形成された静電潜像を現像するために現像装置を備えている。
【０００３】
現像装置は、現像剤であるトナーを感光ドラム対向部まで搬送する現像スリーブと、現像スリーブにトナーの薄層を形成させる規制ブレードと、これら部材及びトナーを収納する現像容器とを有している。現像容器内のトナーは、撹拌部材などにより現像スリーブ側へ送られる構成となっている。現像スリーブと感光ドラム間には間隔保持部材によって間隙を有しており、現像スリーブに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧（以下、単に「交流電圧」と呼ぶ。）を印加することによって現像スリーブ上のトナーを感光ドラム側へ飛翔させることができる。と同時に、感光ドラムに飛翔したトナーで現像に使用されなかったトナーを現像スリーブ側へ引き戻すこともできる。
【０００４】
このようにして、感光ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像する、所謂、ジャンピング現像によって画像形成を行っている。
【０００５】
一般的に、現像スリーブと規制ブレードとの摺擦による摩擦帯電でトナーが得る単位質量あたりの電荷量は、トナーの表面積、すなわち粒径に反比例するため、小粒径トナーのほうが大粒径トナーよりも単位質量あたりの電荷量を多く得ることができる。そのため、単位質量あたりの電荷量の多い小粒径トナーは、交流電圧による感光ドラム側への供給電界によって静電潜像に対し優先的に静電吸着することができる。一方、単位質量あたりの電荷量が少ない大粒径トナーは、静電吸着力が小さいために交流電圧によるスリーブ側への引き戻し電界に引っ張られてしまい、再び現像スリーブ側に戻ることとなる。
【０００６】
従って、交流電圧によるジャンピング現像を用いた画像形成方式は、選択的に小粒径トナーでトナー像を形成できるため画像の均一性やドット再現性の良い高画質な画像を得ることが可能となる。一方で、図５のトナー粒度分布図に示すように小粒径トナーを選択した現像のため、印字を続けていくと現像容器内のトナーが大粒径トナーで多く占められてしまう（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
感光ドラム上に形成されたトナー像は、転写装置によって転写材に転写され、定着装置によって定着される。転写工程において転写材に転写されないで感光ドラム上に残ったトナーは、クリーニング装置であるゴムブレードによって除去され、感光ドラムの表面は再び帯電装置によって帯電されて前記工程を繰り返す。
【０００８】
また、感光ドラムとクリーニング装置であるゴムブレード部との摺擦によってお互いの表面性がキズつき、双方の寿命低下を招く。これを防止するために、潤滑剤としてトナーを定期的に感光ドラムに強制消費し、クリーニングすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
このように定期的にトナーをクリーニング装置であるゴムブレード部に供給することで感光ドラムとゴムブレード間の摩擦抵抗を低下させることができ、双方のキズ発生を防止することで寿命を満足している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３１０２７１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
交流電圧を用いたジャンピング現像方式による画像形成方法においては、現像装置の使用が進むにつれ、現像容器内のトナー粒度分布が大粒径トナー側にシフトしまっていた。
【００１２】
加えて、感光ドラムのキズ防止のために、画像形成に用いない定期的なトナーの強制消費を交流電圧を用いたジャンピング現像方式を用いて行うと、小粒径トナーを選択して現像する頻度が増えてしまう。そのため、現像容器内のトナー粒度分布の大粒径化を更に加速してしまっていた。それにより、現像性の高い小粒径トナーの絶対量が減少してしまうことによって画像濃度が薄くなることがあった。このような画像濃度低下を少なくし、現像装置の寿命を更に向上することが望まれていた。
【００１３】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、トナー粒度分布の耐久による変化の抑制により、耐久濃度低下の少ない均一性に優れた画像を出力することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、
現像剤を収納する現像容器、及び、前記像担持体と対向して所定の間隙をもって前記現像容器に回転自在に担持され、前記現像容器内の現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤担持体にて担持し搬送する現像剤にてトナー像とする現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、
を有し、前記像担持体に現像した現像剤が前記転写手段にて前記記録媒体に転写することなく前記クリーニング部材で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、
画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記現像剤担持体に印加して前記像担持体の静電潜像を現像してトナー像とし、
前記現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを前記現像剤担持体に印加して現像を行い、前記現像剤の消費工程を実行する時の前記像担持体と前記現像剤担持体との間で形成される電界強度は、画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トナーの強制消費時に交流電界を用いず直流電界のみを用いることで現像性の悪い大粒径トナーも像担持体上に強制排出し易くなり、粒度分布の変化を抑制することができる。それによって、耐久による濃度低下を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】現像装置の概略構成拡大図である。
【図３】実施例１における直流電圧による強制消費を加えた耐久後の現像容器内のトナー粒度分布図である。
【図４】実施例１における直流電圧を用いて感光ドラム上に現像したトナー粒度分布図である。
【図５】交流電圧による強制消費を加えた耐久後の現像容器内のトナー粒度分布図である。
【図６】交流電圧を用いて感光ドラム上に現像したトナー粒度分布図である。
【図７】実施例２における現像剤の消費工程を説明するフローチャートである。
【図８】実施例２におけるビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
実施例１
図１は、本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を備えている。感光ドラム１は、感光ドラム１の表面に接触した帯電手段である帯電ローラ２に電源（図示せず）から直流電圧を印加することにより、表面が所定の電位、本実施例では−７００Ｖに帯電される。帯電された感光ドラム１の表面には、画像信号を受けて点灯する露光手段である半導体レーザ３を有する光学系により、イメージ露光による光照射が行なわれ、感光ドラムの表面に静電潜像が形成される。感光ドラム上の静電潜像は、本実施例の現像装置４によって現像され、顕画像、即ち、トナー像とされる。
【００２０】
一方、紙カセット（図示せず）からは、本実施例では記録媒体としての転写材Ｐが給紙ローラ（図示せず）によって供給される。転写材Ｐは、不図示のレジストローラによって感光ドラム１上のトナー像と同期がとられて転写手段である転写装置５に送られ、転写装置５の作用によって転写材Ｐ上には感光ドラム１上のトナー像が転写される。そして、トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、定着装置６に搬送され、定着装置６において熱及び圧力によってトナー像の定着を受け、最終的に画像形成装置本体１００Ａ外へ排出される。
【００２１】
尚、転写工程において転写材Ｐに転写されないで感光ドラム上に残ったトナーは、クリーニング部材であるゴムブレード７１を有するクリーニング手段であるクリーニング装置７によって除去され、感光ドラム１の表面は再び帯電ローラ２によって帯電されて前記画像形成工程を繰り返す。
【００２２】
本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置７は一体にユニット化し、画像形成装置本体１００Ａに対して装着自在とされるカートリッジ２０とされている。
【００２３】
本実施例の現像装置４は、図２の拡大図に示されるように、現像剤としての絶縁性一成分磁性現像剤である磁性トナーＴを収納した現像容器４１を備えている。現像容器内に回転自在に設置された現像剤担持体である現像スリーブ８上にトナーを薄層に塗布し、感光ドラム１と対向した現像部に搬送する。現像スリーブ８内には、磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２を有する非回転の現像マグネット（磁界発生手段）９が配設されており、トナーの現像スリーブ８への供給や担持の役割を担っている。現像スリーブ８には現像バイアス印加電源１０が接続されている。電源１０は、感光ドラム表面上の静電潜像をトナーにより反転現像して可視化するべく、電圧（即ち、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧）を現像スリーブ８に印加して現像部の感光ドラム１と現像スリーブ８との間に所定の電界を形成する。
【００２４】
現像容器４１の現像スリーブ８上方位置にはトナー量規制部材として弾性ブレード１１が固定されている。この弾性ブレード１１は、現像スリーブ８上に垂下し、所定の圧力で弾性的に当接することによって現像スリーブ８上に担持したトナーを規制して薄層に塗布する。現像容器内には、トナーＴを現像スリーブ８に送り込むための回転する羽根状の撹拌部材４２が設けられている。
【００２５】
現像剤である上記トナーＴは、体積平均粒径で約７．８μｍのネガトナーを用いた。体積平均粒径７．８μｍのトナーは粒度分布を有しており、粒径７．８μｍを中心とした小粒径側の４μｍ〜６μｍのトナーから、大粒径側の粒径１０〜１４μｍのトナーまでの幅広いトナー粒径で構成されている。
【００２６】
一般的に、規制部材である弾性ブレード１１と現像スリーブ８の摩擦によってトナーを帯電させる摩擦帯電方式において、トナーの電荷はトナーの表面積に比例する。そのため、単位質量あたりの比表面積が大きい小粒径トナーは、大粒径側のトナー群に比べて摩擦帯電によって単位質量あたりの電荷を得易くなる。そのため、画像形成時に直流電圧に重畳して交流電圧を現像スリーブ８に印加し、感光ドラム１と現像スリーブ８間でトナーを往復させる。これにより、図６の実線で示すように、感光ドラム１の静電潜像は、優先的に現像性の高い小粒径側のトナー群での画像形成が可能となる。一方、大粒径側のトナーは自身の有する単位質量あたりの電荷量が少ないために感光ドラム１の静電潜像に対しての静電吸着力が小さくなる。そのため、大粒径側のトナーは現像スリーブ側への引き戻し電界によって引き戻されてしまい、再び現像容器内に戻ることとなる。
【００２７】
本実施例において、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙の距離は、不図示の間隔保持部材により１２５μｍに保たれている。画像形成時は、現像スリーブ８には直流電圧−３５０Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１５００Ｈｚ、矩形波の波形の電圧を印加した。それによって、小粒径側のトナー群で選択的に現像された均一性に優れた画像を出力することを可能としている。
【００２８】
本実施例では、感光ドラム１上に形成したトナー像を転写手段５によって転写材Ｐに転写することなくクリーニング装置７へと供給し、クリーニング部材７１にて回収される現像剤の消費工程を有している。この消費工程にて、トナー強制消費を実行する時に感光ドラム上に形成する画像（トナー像）は、全黒画像で長さ５０ｍｍ、幅をクリーニングブレード幅と同じ２３０ｍｍとし、トナー強制消費時に現像スリーブ８に印加する電圧は直流電圧のみを印加している。即ち、感光ドラム１と現像スリーブ８との間には、直流電界のみが形成されている。また感光ドラム１の黒字部電位と現像スリーブ８に印加される直流電圧の電位差の絶対値を、感光ドラム１と現像スリーブ８間の間隙値で除算した値を電界強度と定義する。感光体へのトナーの載り量は、感光ドラム１と現像スリーブ８間の間隙が一定の場合、感光ドラム１の黒字部電位と現像スリーブ８に印加される直流電圧の電位差によって決まる。本実施例のように反転現像の場合、黒字部電位（以下、全黒電位）は、露光による光照射が行なわれて感光ドラム１の電位が落ちた部分の電位（いわゆる明部電位）である。正規現像の場合は、黒字部電位は、露光による光照射が行われず感光ドラム１の電位が落ちなかった部分（いわゆる暗部電位）である。
【００２９】
本実施例では、現像剤の消費工程を実行する時は、感光ドラム１と現像スリーブ８との間の電界強度が画像形成時のものより高くなるように設定することが重要である。なお、画像形成時の電界強度は、感光ドラム１の全黒電位と現像スリーブ８の直流電圧との間で形成される電界強度である。この理由としては、交流成分が現像スリーブ８に印加されている場合は、交流成分による現像スリーブ８からのトナーの叩き出し効果が加わっているため、トナーが飛翔しやすい状態にある。故に、交流成分を無くした場合においては、直流電圧の電界強度のみで現像スリーブ８からトナーを感光ドラム１に飛翔させなければならないため、交流成分を印加した場合と同等の現像性を得るには、直流の電界強度を上げなければならない。同時に交流成分を無くしているため、引き戻し電界の作用が無くなり、大粒径側のトナーを感光ドラム１に充分に現像することが可能となる。
【００３０】
表１は、印字比率１％のＡ４画像２５枚を印字後毎に強制消費を行い、合計３０００枚の印字を行った後の現像容器内のトナーの平均粒径変化量を示しており、強制消費の際の電界強度を変化させて実験を行っている。表１に示すように、直流電界の電界強度を大きくするにつれて、現像スリーブ上のトナーの現像性が向上し、大粒径側のトナーの現像量が増加するため、結果として平均粒径変化量も小さくすることができる。
【００３１】
このように、電界強度を上げるほど粒度変化は小さくなる。感光ドラム上の全黒電位−１００Ｖに対する現像スリーブ８からの電界強度が３．２×１０6（Ｖ／ｍ）以上あれば、表１に示すように、初期濃度に対しての耐久後の濃度低下が０．０３程度に軽減され、実使用上問題の無いレベルであった。このことから、感光ドラム１と現像スリーブ８間に直流電界で３．２×１０6（Ｖ／ｍ）以上の電界強度を設けることで、充分に粒度分布の変化を抑制できているといえる。
【００３２】
尚、本実施例においては、直流電圧―６００Ｖを現像スリーブ８に印加し、４．０×１０6（Ｖ／ｍ）の電界強度に設定した。尚、画像形成時は、前述したように現像スリーブに−３５０Ｖの直流電圧が印加されており、電界強度は、２．０×１０6（Ｖ／ｍ）である。
【００３３】
また、本実施例においては、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙距離を１２５μｍに設定したが、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙距離の大小に関係なく、直流電圧を制御することで任意の電界強度になるように調整しさえすれば良い。例えば、全黒電位−１００Ｖを有する感光ドラム１を用いた場合には次のようにする。即ち、感光ドラム１と現像スリーブ８との距離を２００μｍに設定し、感光ドラム１と現像スリーブ８間にかかる電界強度を４．０×１０6（Ｖ／ｍ）に設定したい場合は、現像スリーブに−９００Ｖ以上の直流電圧を印加すれば良い。
【００３４】
【表１】
【００３５】
また、表２は印字比率１％の画像を印字し、各強制消費実行間隔枚数にて強制消費を行い、合計３０００枚印字した後の現像容器内のトナーの平均粒径変化量を示している。表２に示すようにトナーの強制消費を実行する頻度を上げることによって、即ち、強制消費の実行間隔枚数の間隔を小さくするほど大粒径トナーを効率的に消費することができるため、現像容器内の平均粒径変化量を小さくすることができる。頻繁に強制消費を行うと画像形成に使用できるトナー量が減少してしまうが、粒度分布の変化の抑制を担いつつ、画像形成に使用できるトナーを極力減らさないように適宜設定すればよい。この結果に基づいて本実施例においては、Ａ４サイズ２５枚ごとの強制消費実行間隔枚数に設定した。
【００３６】
【表２】
【００３７】
これらのように、現像剤の消費工程実行時、即ち、トナーの強制消費時は、直流電圧のみで飛翔させるため、交流電圧を印加した場合のような現像スリーブ８への引き戻し電界はない。それによって、感光ドラム１に飛翔したトナーは、現像スリーブ８に戻ることはできない。そのため、図４の粒度分布図に示すように、感光ドラム１に飛翔し現像されるトナーは、現像容器内のトナーの粒度分布とほぼ等しく、交流電圧で強制消費を実行した場合（図６）よりも大粒径側のトナーを効果的に現像できる。
【００３８】
そのために、図３の粒度分布図に示すように、直流電圧で定期的に強制消費を行った場合は、ＡＣ電圧で定期的に強制消費を行った場合（図５）に比べて現像容器内のトナー粒度分布が大粒径側にシフトしにくくなる。
【００３９】
表３は、強制消費を直流電圧のみで行った場合における現像容器内の耐久後のトナー体積平均粒径と、ＡＣ電圧を印加することによって強制消費した場合における現像容器内の耐久後のトナー体積平均粒径を表している。
【００４０】
表３から分かるように、直流電圧のみで強制消費した場合は、ＡＣ電圧で強制消費した場合に比べて平均粒径の変化量を半分に抑えることができ、粒度分布の変化を抑制している。
【００４１】
【表３】
【００４２】
それによって、表４に示すように、耐久を通じて濃度低下の少ない、均一性に優れた画像を出力することが可能となる同時に、潤滑剤としてのトナーを定期的にクリーニングブレード部に供給することができる。そのため、感光ドラム表面のキズ形成を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能としている。
【００４３】
【表４】
【００４４】
実施例２
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。
【００４５】
本実施例では、画像形成に要した画像印字率を算出し、その結果に応じて現像剤消費工程によるトナーの強制消費実行の頻度をアップさせるか否かを判断する構成とされる。図７に、実施例２に従うフローチャートを示す。
【００４６】
画像形成装置及び現像装置の構成及び動作は、図１、図２に示した実施例１における現像装置を備えた画像形成装置と略同様であり、実施例１の説明を援用し、重複する説明は省略する。
【００４７】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例における、画像印字率を算出するビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。
【００４８】
図８（Ａ）、及び図８（Ｂ）におけるレーザー駆動パルス（ａ）に示すように、パルス幅変調回路１３は、画像信号処理回路１２からの相対的に高濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の広いレーザ駆動パルスＷを生成する。また、パルス幅変調回路１３は、相対的に低濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の狭いレーザ駆動パルスＳを生成する。さらに、パルス幅変調回路１３は、相対的に中濃度の画素画像信号に対して、中間の幅のレーザ駆動パルスＩを生成する。
【００４９】
パルス幅変調回路１３から出力されたレーザ駆動パルスは、露光装置３に供給される。露光装置３は、パルス幅に対応する時間だけ半導体レーザを発光させる。従って、半導体レーザは、高濃度画素に対してはより長い時間にわたり駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間にわたり駆動される。そのため、感光ドラム１は、高濃度画素に対しては主走査方向においてより長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向においてより短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なることになる。
【００５０】
なお、図８（Ｂ）の静電潜像（ｂ）には、低、中、高濃度画素の静電潜像の形状Ｌ、Ｍ、Ｈを模式的にそれぞれ示した。図８（Ｂ）のクロックパルス（ｃ）には、図８（Ａ）にてＡＮＤゲート１４の他端に入力されるクロックパルスが示されている。クロックパルスは、クロックパルス発振器１５により生成されたものである。図８（Ｂ）のクロックパルス数（ｄ）が示すように、ＡＮＤゲート１４からは、レーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、すなわち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。クロックパルス数は、図８（Ａ）に示すように、画像ごとにカウンタ１６によって積算される。ＣＰＵ１７は、カウンタ１６の積算値（ビデオカウント値またはピクセルカウント数）に応じて、画像印字比率を決定する。
【００５１】
次に、図７のフローチャートを用いて、現像剤消費工程におけるトナー強制消費実行の可否を決定する制御を説明する。
【００５２】
プリント動作を開始し（Ｓ１０１）、そこから該プリント画像の印字比率を取得する（Ｓ１０２）。次に、積算印字枚数が強制消費実行タイミング枚数に達しているかを判断する（Ｓ１０３）。本実施例においては、印字枚数１０枚ごとに強制消費実行可否のタイミングを設けた。
【００５３】
Ｓ１０３において、定められた印字枚数に達していない場合は、次のジョブに進むか（Ｓ１０９）、プリント動作を終了する（Ｓ１１０）。Ｓ１０３において、定められた印字枚数に達している場合において、該印字枚数によって積算された総印字比率から平均印字比率を算出する（Ｓ１０４）。そして、該平均印字比率が閾値となる印字比率に達しているかを判断する（Ｓ１０５）。本実施例においては、閾値となる印字比率を１％とした。
【００５４】
Ｓ１０５において、平均印字比率が閾値に達していない場合は、トナーの強制消費、即ち、現像剤消費工程を実行する（Ｓ１０６）。
【００５５】
得られた画像印字比率が極めて低い場合は、感光ドラム上に形成している静電潜像量が少ないため、交流電圧によって現像される小粒径トナーの選択性は極めて高くなる。そのため、現像容器に戻されるトナーは、多くの大粒径トナーで占められてしまうため、表５の（１）に示すように、極低印字比率画像を多く印字してしまうと現像容器内のトナーの大粒径化を加速させてしまう。そのような現像容器内のトナーの大粒径化を抑制するために、通常の強制消費の実行タイミングに加えて、画像印字比率に応じて直流電圧印加による強制消費回数を増加する。それによって、効果的に大粒径トナーを消費することができ、印字比率１％の場合と同等のトナー体積平均粒径にすることができる。追加強制消費実行後は、積算印字枚数のリセットと（Ｓ１０７）、積算印字比率のリセットを行い（Ｓ１０８）、次なるジョブに備える（Ｓ１０９）。
【００５６】
表５の（３）に示すように、平均画像印字比率が閾値である１％以上に達している場合は、トナーの体積平均粒径が、表５の（２）の印字比率１％の場合とほぼ同等であるため、通常の強制消費タイミングのみでよい。そのため、Ｓ１０５においては追加してトナーの強制消費を実行する必要はなく、次のジョブに進むか（Ｓ１０９）、プリント動作を終了する（Ｓ１１０）。
【００５７】
このように、印字比率を算出し、極低印字比率の場合において強制消費の頻度をアップさせることでトナー粒度分布の大粒径化を抑制することができ、濃度低下の少ない、均一性に優れた画像を出力することが可能となる。と同時に、潤滑剤としてのトナーを定期的にクリーニングブレード部に供給することができるため、感光ドラム表面のキズ形成を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能としている。
【００５８】
【表５】
【００５９】
なお、上記各実施例では、本発明は、感光ドラム１のトナー像を直接、記録媒体としての転写材Ｐに転写する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこのような直接転写方式の画像形成装置に限定されるものではない。本発明は、感光ドラム１以外の記録媒体としての中間転写体を備え、感光ドラム１のトナー像を一旦この中間転写体に転写し、その後、中間転写体のトナー像を転写材Ｐに転写する中間転写方式の画像形成装置であっても等しく適用可能である。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 半導体レーザー（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写装置（転写手段）
６ 定着装置（定着手段）
７ クリーニング装置（クリーニング手段）
８ 現像スリーブ（現像剤担持体）
９ 現像マグネット（磁界発生手段）
１０ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写装置、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写装置、プリンタ等の画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）に形成された静電潜像を現像するために現像装置を備えている。
【０００３】
現像装置は、現像剤であるトナーを感光ドラム対向部まで搬送する現像スリーブと、現像スリーブにトナーの薄層を形成させる規制ブレードと、これら部材及びトナーを収納する現像容器とを有している。現像容器内のトナーは、撹拌部材などにより現像スリーブ側へ送られる構成となっている。現像スリーブと感光ドラム間には間隔保持部材によって間隙を有しており、現像スリーブに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧（以下、単に「交流電圧」と呼ぶ。）を印加することによって現像スリーブ上のトナーを感光ドラム側へ飛翔させることができる。と同時に、感光ドラムに飛翔したトナーで現像に使用されなかったトナーを現像スリーブ側へ引き戻すこともできる。
【０００４】
このようにして、感光ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像する、所謂、ジャンピング現像によって画像形成を行っている。
【０００５】
一般的に、現像スリーブと規制ブレードとの摺擦による摩擦帯電でトナーが得る単位質量あたりの電荷量は、トナーの表面積、すなわち粒径に反比例するため、小粒径トナーのほうが大粒径トナーよりも単位質量あたりの電荷量を多く得ることができる。そのため、単位質量あたりの電荷量の多い小粒径トナーは、交流電圧による感光ドラム側への供給電界によって静電潜像に対し優先的に静電吸着することができる。一方、単位質量あたりの電荷量が少ない大粒径トナーは、静電吸着力が小さいために交流電圧によるスリーブ側への引き戻し電界に引っ張られてしまい、再び現像スリーブ側に戻ることとなる。
【０００６】
従って、交流電圧によるジャンピング現像を用いた画像形成方式は、選択的に小粒径トナーでトナー像を形成できるため画像の均一性やドット再現性の良い高画質な画像を得ることが可能となる。一方で、図５のトナー粒度分布図に示すように小粒径トナーを選択した現像のため、印字を続けていくと現像容器内のトナーが大粒径トナーで多く占められてしまう（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
感光ドラム上に形成されたトナー像は、転写装置によって転写材に転写され、定着装置によって定着される。転写工程において転写材に転写されないで感光ドラム上に残ったトナーは、クリーニング装置であるゴムブレードによって除去され、感光ドラムの表面は再び帯電装置によって帯電されて前記工程を繰り返す。
【０００８】
また、感光ドラムとクリーニング装置であるゴムブレード部との摺擦によってお互いの表面性がキズつき、双方の寿命低下を招く。これを防止するために、潤滑剤としてトナーを定期的に感光ドラムに強制消費し、クリーニングすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
このように定期的にトナーをクリーニング装置であるゴムブレード部に供給することで感光ドラムとゴムブレード間の摩擦抵抗を低下させることができ、双方のキズ発生を防止することで寿命を満足している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３１０２７１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
交流電圧を用いたジャンピング現像方式による画像形成方法においては、現像装置の使用が進むにつれ、現像容器内のトナー粒度分布が大粒径トナー側にシフトしまっていた。
【００１２】
加えて、感光ドラムのキズ防止のために、画像形成に用いない定期的なトナーの強制消費を交流電圧を用いたジャンピング現像方式を用いて行うと、小粒径トナーを選択して現像する頻度が増えてしまう。そのため、現像容器内のトナー粒度分布の大粒径化を更に加速してしまっていた。それにより、現像性の高い小粒径トナーの絶対量が減少してしまうことによって画像濃度が薄くなることがあった。このような画像濃度低下を少なくし、現像装置の寿命を更に向上することが望まれていた。
【００１３】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、トナー粒度分布の耐久による変化の抑制により、耐久濃度低下の少ない均一性に優れた画像を出力することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、
現像剤を収納する現像容器、及び、前記像担持体と対向して所定の間隙をもって前記現像容器に回転自在に担持され、前記現像容器内の現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤担持体にて担持し搬送する現像剤にてトナー像とする現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、
を有し、前記像担持体に現像した現像剤が前記転写手段にて前記記録媒体に転写することなく前記クリーニング部材で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、
画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記現像剤担持体に印加して前記像担持体の静電潜像を現像してトナー像とし、
前記現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを前記現像剤担持体に印加して現像を行い、前記現像剤の消費工程を実行する時の前記像担持体と前記現像剤担持体との間で形成される電界強度は、画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トナーの強制消費時に交流電界を用いず直流電界のみを用いることで現像性の悪い大粒径トナーも像担持体上に強制排出し易くなり、粒度分布の変化を抑制することができる。それによって、耐久による濃度低下を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】現像装置の概略構成拡大図である。
【図３】実施例１における直流電圧による強制消費を加えた耐久後の現像容器内のトナー粒度分布図である。
【図４】実施例１における直流電圧を用いて感光ドラム上に現像したトナー粒度分布図である。
【図５】交流電圧による強制消費を加えた耐久後の現像容器内のトナー粒度分布図である。
【図６】交流電圧を用いて感光ドラム上に現像したトナー粒度分布図である。
【図７】実施例２における現像剤の消費工程を説明するフローチャートである。
【図８】実施例２におけるビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
実施例１
図１は、本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を備えている。感光ドラム１は、感光ドラム１の表面に接触した帯電手段である帯電ローラ２に電源（図示せず）から直流電圧を印加することにより、表面が所定の電位、本実施例では−７００Ｖに帯電される。帯電された感光ドラム１の表面には、画像信号を受けて点灯する露光手段である半導体レーザ３を有する光学系により、イメージ露光による光照射が行なわれ、感光ドラムの表面に静電潜像が形成される。感光ドラム上の静電潜像は、本実施例の現像装置４によって現像され、顕画像、即ち、トナー像とされる。
【００２０】
一方、紙カセット（図示せず）からは、本実施例では記録媒体としての転写材Ｐが給紙ローラ（図示せず）によって供給される。転写材Ｐは、不図示のレジストローラによって感光ドラム１上のトナー像と同期がとられて転写手段である転写装置５に送られ、転写装置５の作用によって転写材Ｐ上には感光ドラム１上のトナー像が転写される。そして、トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、定着装置６に搬送され、定着装置６において熱及び圧力によってトナー像の定着を受け、最終的に画像形成装置本体１００Ａ外へ排出される。
【００２１】
尚、転写工程において転写材Ｐに転写されないで感光ドラム上に残ったトナーは、クリーニング部材であるゴムブレード７１を有するクリーニング手段であるクリーニング装置７によって除去され、感光ドラム１の表面は再び帯電ローラ２によって帯電されて前記画像形成工程を繰り返す。
【００２２】
本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置７は一体にユニット化し、画像形成装置本体１００Ａに対して装着自在とされるカートリッジ２０とされている。
【００２３】
本実施例の現像装置４は、図２の拡大図に示されるように、現像剤としての絶縁性一成分磁性現像剤である磁性トナーＴを収納した現像容器４１を備えている。現像容器内に回転自在に設置された現像剤担持体である現像スリーブ８上にトナーを薄層に塗布し、感光ドラム１と対向した現像部に搬送する。現像スリーブ８内には、磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２を有する非回転の現像マグネット（磁界発生手段）９が配設されており、トナーの現像スリーブ８への供給や担持の役割を担っている。現像スリーブ８には現像バイアス印加電源１０が接続されている。電源１０は、感光ドラム表面上の静電潜像をトナーにより反転現像して可視化するべく、電圧（即ち、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧）を現像スリーブ８に印加して現像部の感光ドラム１と現像スリーブ８との間に所定の電界を形成する。
【００２４】
現像容器４１の現像スリーブ８上方位置にはトナー量規制部材として弾性ブレード１１が固定されている。この弾性ブレード１１は、現像スリーブ８上に垂下し、所定の圧力で弾性的に当接することによって現像スリーブ８上に担持したトナーを規制して薄層に塗布する。現像容器内には、トナーＴを現像スリーブ８に送り込むための回転する羽根状の撹拌部材４２が設けられている。
【００２５】
現像剤である上記トナーＴは、体積平均粒径で約７．８μｍのネガトナーを用いた。体積平均粒径７．８μｍのトナーは粒度分布を有しており、粒径７．８μｍを中心とした小粒径側の４μｍ〜６μｍのトナーから、大粒径側の粒径１０〜１４μｍのトナーまでの幅広いトナー粒径で構成されている。
【００２６】
一般的に、規制部材である弾性ブレード１１と現像スリーブ８の摩擦によってトナーを帯電させる摩擦帯電方式において、トナーの電荷はトナーの表面積に比例する。そのため、単位質量あたりの比表面積が大きい小粒径トナーは、大粒径側のトナー群に比べて摩擦帯電によって単位質量あたりの電荷を得易くなる。そのため、画像形成時に直流電圧に重畳して交流電圧を現像スリーブ８に印加し、感光ドラム１と現像スリーブ８間でトナーを往復させる。これにより、図６の実線で示すように、感光ドラム１の静電潜像は、優先的に現像性の高い小粒径側のトナー群での画像形成が可能となる。一方、大粒径側のトナーは自身の有する単位質量あたりの電荷量が少ないために感光ドラム１の静電潜像に対しての静電吸着力が小さくなる。そのため、大粒径側のトナーは現像スリーブ側への引き戻し電界によって引き戻されてしまい、再び現像容器内に戻ることとなる。
【００２７】
本実施例において、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙の距離は、不図示の間隔保持部材により１２５μｍに保たれている。画像形成時は、現像スリーブ８には直流電圧−３５０Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１５００Ｈｚ、矩形波の波形の電圧を印加した。それによって、小粒径側のトナー群で選択的に現像された均一性に優れた画像を出力することを可能としている。
【００２８】
本実施例では、感光ドラム１上に形成したトナー像を転写手段５によって転写材Ｐに転写することなくクリーニング装置７へと供給し、クリーニング部材７１にて回収される現像剤の消費工程を有している。この消費工程にて、トナー強制消費を実行する時に感光ドラム上に形成する画像（トナー像）は、全黒画像で長さ５０ｍｍ、幅をクリーニングブレード幅と同じ２３０ｍｍとし、トナー強制消費時に現像スリーブ８に印加する電圧は直流電圧のみを印加している。即ち、感光ドラム１と現像スリーブ８との間には、直流電界のみが形成されている。また感光ドラム１の黒字部電位と現像スリーブ８に印加される直流電圧の電位差の絶対値を、感光ドラム１と現像スリーブ８間の間隙値で除算した値を電界強度と定義する。感光体へのトナーの載り量は、感光ドラム１と現像スリーブ８間の間隙が一定の場合、感光ドラム１の黒字部電位と現像スリーブ８に印加される直流電圧の電位差によって決まる。本実施例のように反転現像の場合、黒字部電位（以下、全黒電位）は、露光による光照射が行なわれて感光ドラム１の電位が落ちた部分の電位（いわゆる明部電位）である。正規現像の場合は、黒字部電位は、露光による光照射が行われず感光ドラム１の電位が落ちなかった部分（いわゆる暗部電位）である。
【００２９】
本実施例では、現像剤の消費工程を実行する時は、感光ドラム１と現像スリーブ８との間の電界強度が画像形成時のものより高くなるように設定することが重要である。なお、画像形成時の電界強度は、感光ドラム１の全黒電位と現像スリーブ８の直流電圧との間で形成される電界強度である。この理由としては、交流成分が現像スリーブ８に印加されている場合は、交流成分による現像スリーブ８からのトナーの叩き出し効果が加わっているため、トナーが飛翔しやすい状態にある。故に、交流成分を無くした場合においては、直流電圧の電界強度のみで現像スリーブ８からトナーを感光ドラム１に飛翔させなければならないため、交流成分を印加した場合と同等の現像性を得るには、直流の電界強度を上げなければならない。同時に交流成分を無くしているため、引き戻し電界の作用が無くなり、大粒径側のトナーを感光ドラム１に充分に現像することが可能となる。
【００３０】
表１は、印字比率１％のＡ４画像２５枚を印字後毎に強制消費を行い、合計３０００枚の印字を行った後の現像容器内のトナーの平均粒径変化量を示しており、強制消費の際の電界強度を変化させて実験を行っている。表１に示すように、直流電界の電界強度を大きくするにつれて、現像スリーブ上のトナーの現像性が向上し、大粒径側のトナーの現像量が増加するため、結果として平均粒径変化量も小さくすることができる。
【００３１】
このように、電界強度を上げるほど粒度変化は小さくなる。感光ドラム上の全黒電位−１００Ｖに対する現像スリーブ８からの電界強度が３．２×１０6（Ｖ／ｍ）以上あれば、表１に示すように、初期濃度に対しての耐久後の濃度低下が０．０３程度に軽減され、実使用上問題の無いレベルであった。このことから、感光ドラム１と現像スリーブ８間に直流電界で３．２×１０6（Ｖ／ｍ）以上の電界強度を設けることで、充分に粒度分布の変化を抑制できているといえる。
【００３２】
尚、本実施例においては、直流電圧―６００Ｖを現像スリーブ８に印加し、４．０×１０6（Ｖ／ｍ）の電界強度に設定した。尚、画像形成時は、前述したように現像スリーブに−３５０Ｖの直流電圧が印加されており、電界強度は、２．０×１０6（Ｖ／ｍ）である。
【００３３】
また、本実施例においては、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙距離を１２５μｍに設定したが、感光ドラム１と現像スリーブ８との間隙距離の大小に関係なく、直流電圧を制御することで任意の電界強度になるように調整しさえすれば良い。例えば、全黒電位−１００Ｖを有する感光ドラム１を用いた場合には次のようにする。即ち、感光ドラム１と現像スリーブ８との距離を２００μｍに設定し、感光ドラム１と現像スリーブ８間にかかる電界強度を４．０×１０6（Ｖ／ｍ）に設定したい場合は、現像スリーブに−９００Ｖ以上の直流電圧を印加すれば良い。
【００３４】
【表１】
【００３５】
また、表２は印字比率１％の画像を印字し、各強制消費実行間隔枚数にて強制消費を行い、合計３０００枚印字した後の現像容器内のトナーの平均粒径変化量を示している。表２に示すようにトナーの強制消費を実行する頻度を上げることによって、即ち、強制消費の実行間隔枚数の間隔を小さくするほど大粒径トナーを効率的に消費することができるため、現像容器内の平均粒径変化量を小さくすることができる。頻繁に強制消費を行うと画像形成に使用できるトナー量が減少してしまうが、粒度分布の変化の抑制を担いつつ、画像形成に使用できるトナーを極力減らさないように適宜設定すればよい。この結果に基づいて本実施例においては、Ａ４サイズ２５枚ごとの強制消費実行間隔枚数に設定した。
【００３６】
【表２】
【００３７】
これらのように、現像剤の消費工程実行時、即ち、トナーの強制消費時は、直流電圧のみで飛翔させるため、交流電圧を印加した場合のような現像スリーブ８への引き戻し電界はない。それによって、感光ドラム１に飛翔したトナーは、現像スリーブ８に戻ることはできない。そのため、図４の粒度分布図に示すように、感光ドラム１に飛翔し現像されるトナーは、現像容器内のトナーの粒度分布とほぼ等しく、交流電圧で強制消費を実行した場合（図６）よりも大粒径側のトナーを効果的に現像できる。
【００３８】
そのために、図３の粒度分布図に示すように、直流電圧で定期的に強制消費を行った場合は、ＡＣ電圧で定期的に強制消費を行った場合（図５）に比べて現像容器内のトナー粒度分布が大粒径側にシフトしにくくなる。
【００３９】
表３は、強制消費を直流電圧のみで行った場合における現像容器内の耐久後のトナー体積平均粒径と、ＡＣ電圧を印加することによって強制消費した場合における現像容器内の耐久後のトナー体積平均粒径を表している。
【００４０】
表３から分かるように、直流電圧のみで強制消費した場合は、ＡＣ電圧で強制消費した場合に比べて平均粒径の変化量を半分に抑えることができ、粒度分布の変化を抑制している。
【００４１】
【表３】
【００４２】
それによって、表４に示すように、耐久を通じて濃度低下の少ない、均一性に優れた画像を出力することが可能となる同時に、潤滑剤としてのトナーを定期的にクリーニングブレード部に供給することができる。そのため、感光ドラム表面のキズ形成を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能としている。
【００４３】
【表４】
【００４４】
実施例２
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。
【００４５】
本実施例では、画像形成に要した画像印字率を算出し、その結果に応じて現像剤消費工程によるトナーの強制消費実行の頻度をアップさせるか否かを判断する構成とされる。図７に、実施例２に従うフローチャートを示す。
【００４６】
画像形成装置及び現像装置の構成及び動作は、図１、図２に示した実施例１における現像装置を備えた画像形成装置と略同様であり、実施例１の説明を援用し、重複する説明は省略する。
【００４７】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例における、画像印字率を算出するビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。
【００４８】
図８（Ａ）、及び図８（Ｂ）におけるレーザー駆動パルス（ａ）に示すように、パルス幅変調回路１３は、画像信号処理回路１２からの相対的に高濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の広いレーザ駆動パルスＷを生成する。また、パルス幅変調回路１３は、相対的に低濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の狭いレーザ駆動パルスＳを生成する。さらに、パルス幅変調回路１３は、相対的に中濃度の画素画像信号に対して、中間の幅のレーザ駆動パルスＩを生成する。
【００４９】
パルス幅変調回路１３から出力されたレーザ駆動パルスは、露光装置３に供給される。露光装置３は、パルス幅に対応する時間だけ半導体レーザを発光させる。従って、半導体レーザは、高濃度画素に対してはより長い時間にわたり駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間にわたり駆動される。そのため、感光ドラム１は、高濃度画素に対しては主走査方向においてより長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向においてより短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なることになる。
【００５０】
なお、図８（Ｂ）の静電潜像（ｂ）には、低、中、高濃度画素の静電潜像の形状Ｌ、Ｍ、Ｈを模式的にそれぞれ示した。図８（Ｂ）のクロックパルス（ｃ）には、図８（Ａ）にてＡＮＤゲート１４の他端に入力されるクロックパルスが示されている。クロックパルスは、クロックパルス発振器１５により生成されたものである。図８（Ｂ）のクロックパルス数（ｄ）が示すように、ＡＮＤゲート１４からは、レーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、すなわち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。クロックパルス数は、図８（Ａ）に示すように、画像ごとにカウンタ１６によって積算される。ＣＰＵ１７は、カウンタ１６の積算値（ビデオカウント値またはピクセルカウント数）に応じて、画像印字比率を決定する。
【００５１】
次に、図７のフローチャートを用いて、現像剤消費工程におけるトナー強制消費実行の可否を決定する制御を説明する。
【００５２】
プリント動作を開始し（Ｓ１０１）、そこから該プリント画像の印字比率を取得する（Ｓ１０２）。次に、積算印字枚数が強制消費実行タイミング枚数に達しているかを判断する（Ｓ１０３）。本実施例においては、印字枚数１０枚ごとに強制消費実行可否のタイミングを設けた。
【００５３】
Ｓ１０３において、定められた印字枚数に達していない場合は、次のジョブに進むか（Ｓ１０９）、プリント動作を終了する（Ｓ１１０）。Ｓ１０３において、定められた印字枚数に達している場合において、該印字枚数によって積算された総印字比率から平均印字比率を算出する（Ｓ１０４）。そして、該平均印字比率が閾値となる印字比率に達しているかを判断する（Ｓ１０５）。本実施例においては、閾値となる印字比率を１％とした。
【００５４】
Ｓ１０５において、平均印字比率が閾値に達していない場合は、トナーの強制消費、即ち、現像剤消費工程を実行する（Ｓ１０６）。
【００５５】
得られた画像印字比率が極めて低い場合は、感光ドラム上に形成している静電潜像量が少ないため、交流電圧によって現像される小粒径トナーの選択性は極めて高くなる。そのため、現像容器に戻されるトナーは、多くの大粒径トナーで占められてしまうため、表５の（１）に示すように、極低印字比率画像を多く印字してしまうと現像容器内のトナーの大粒径化を加速させてしまう。そのような現像容器内のトナーの大粒径化を抑制するために、通常の強制消費の実行タイミングに加えて、画像印字比率に応じて直流電圧印加による強制消費回数を増加する。それによって、効果的に大粒径トナーを消費することができ、印字比率１％の場合と同等のトナー体積平均粒径にすることができる。追加強制消費実行後は、積算印字枚数のリセットと（Ｓ１０７）、積算印字比率のリセットを行い（Ｓ１０８）、次なるジョブに備える（Ｓ１０９）。
【００５６】
表５の（３）に示すように、平均画像印字比率が閾値である１％以上に達している場合は、トナーの体積平均粒径が、表５の（２）の印字比率１％の場合とほぼ同等であるため、通常の強制消費タイミングのみでよい。そのため、Ｓ１０５においては追加してトナーの強制消費を実行する必要はなく、次のジョブに進むか（Ｓ１０９）、プリント動作を終了する（Ｓ１１０）。
【００５７】
このように、印字比率を算出し、極低印字比率の場合において強制消費の頻度をアップさせることでトナー粒度分布の大粒径化を抑制することができ、濃度低下の少ない、均一性に優れた画像を出力することが可能となる。と同時に、潤滑剤としてのトナーを定期的にクリーニングブレード部に供給することができるため、感光ドラム表面のキズ形成を低減することができ、現像装置の高寿命化を可能としている。
【００５８】
【表５】
【００５９】
なお、上記各実施例では、本発明は、感光ドラム１のトナー像を直接、記録媒体としての転写材Ｐに転写する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこのような直接転写方式の画像形成装置に限定されるものではない。本発明は、感光ドラム１以外の記録媒体としての中間転写体を備え、感光ドラム１のトナー像を一旦この中間転写体に転写し、その後、中間転写体のトナー像を転写材Ｐに転写する中間転写方式の画像形成装置であっても等しく適用可能である。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 半導体レーザー（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写装置（転写手段）
６ 定着装置（定着手段）
７ クリーニング装置（クリーニング手段）
８ 現像スリーブ（現像剤担持体）
９ 現像マグネット（磁界発生手段）
１０ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
現像剤を収納する現像容器、及び、前記像担持体と対向して所定の間隙をもって前記現像容器に回転自在に担持され、前記現像容器内の現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤担持体にて担持し搬送する現像剤にてトナー像とする現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、
を有し、前記像担持体に現像した現像剤が前記転写手段にて前記記録媒体に転写することなく前記クリーニング部材で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、
画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記現像剤担持体に印加して前記像担持体の静電潜像を現像してトナー像とし、
前記現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを前記現像剤担持体に印加して現像を行い、前記現像剤の消費工程を実行する時の前記像担持体と前記現像剤担持体との間で形成される電界強度は、画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像印字比率に応じて、積算された画像印字比率の平均が低いと判断した場合には、前記現像剤の消費工程を実行する頻度を上げ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１】
像担持体と、
現像剤を収納する現像容器、及び、前記像担持体と対向して所定の間隙をもって前記現像容器に回転自在に担持され、前記現像容器内の現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤担持体にて担持し搬送する現像剤にてトナー像とする現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、
を有し、前記像担持体に現像した現像剤が前記転写手段にて前記記録媒体に転写することなく前記クリーニング部材で回収される現像剤の消費工程を有する画像形成装置において、
画像形成時は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記現像剤担持体に印加して前記像担持体の静電潜像を現像してトナー像とし、
前記現像剤の消費工程を実行する時は、直流電圧のみを前記現像剤担持体に印加して現像を行い、前記現像剤の消費工程を実行する時の前記像担持体と前記現像剤担持体との間で形成される電界強度は、画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の直流電圧の間で形成される電界強度より高くなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像印字比率に応じて、積算された画像印字比率の平均が低いと判断した場合には、前記現像剤の消費工程を実行する頻度を上げることを特徴とする請求項１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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１０２９３８（Ｐ２０１１−１０２９３８Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８４３６（Ｐ２００９−２５８４３６）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【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２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]