JP2006313307A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電量の低下した劣化トナー、特に小粒径トナーによる画質低下、トナー飛散、地かぶり等の問題を解消し、高品質の画像形成を維持できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体上の画像部にトナー像を形成し、転写材上に転写、定着する画像形成装置において、前記感光体上の画像形成領域以外の非画像形成領域に強制排出用画像形成領域を設け、前記強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して前記現像装置からトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを有し、前記トナー強制排出モードでは、前記画像形成領域より低い周波数の交流バイアスを前記強制排出用画像形成領域に印加して強制排出用潜像を現像して強制排出用トナー像を形成し、前記クリーニング装置にてトナーを回収する。
【選択図】図１０

Description

本発明は電子写真方式により転写材に画像を形成する画像形成装置に関し、特に２成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置に関する。

電子写真方式により画像を形成する画像形成工程の一例では、感光体上に静電潜像を形成し、形成した静電潜像を現像装置により現像して感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を転写装置により転写材に転写し、転写したトナー像を定着装置により転写材に定着して転写材上に画像を形成する。また、他の例では、感光体上のトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体から転写装置により転写材に転写し定着することにより、転写材に画像を形成する。

前記画像形成工程における現像工程では、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を用いて、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して静電潜像が現像される。

２成分現像剤を用いた現像装置では、トナーを摩擦帯電するために現像容器内でトナーとキャリアが撹拌され、摩擦帯電により帯電されたトナーはキャリア外周に静電的に付着した状態で、磁石を内臓した回転する現像剤担持体に担持されて現像領域に搬送され、現像領域において感光体上の静電潜像を帯電されたトナーにより現像する。

トナーに帯電特性をもたせるために、トナーの表面は外添剤で被覆された状態にある。画像率の低いプリントである低カバレッジでのプリントが多くなると、現像容器内にあるトナーの消費量が低くなり新たなトナーの補給効率が低下し、現像容器内でのトナーの滞留時間が長くなる。このため、トナーは長い時間に亘って攪拌によるストレスを受け、トナー表面の外添剤の埋没等によりトナーの帯電量が低下してくる。トナーの帯電量の低下が原因となって、画質低下、トナー飛散、地かぶり等の現象が顕著に現われ問題となる。

このトナーの帯電量の低下の現象について、本発明者等により詳細な検討した結果、トナーの粒径により異なる傾向を示すことが判明した。これについて、図３、図４を用いて詳細に説明する。

なお、図３及び図４において、全体、小径、標準、大径と示したカーブは、現像によって感光体１上に付着したトナー２０００個を採取し、採取したトナーを粒径によって４．４５μｍ未満の小粒径トナー４００個（全体の２０％）、４．４５〜５．６８μｍの標準トナー１２００個（全体の６０％）および５．６８μｍを超える大粒径トナー４００個（全体の２０％）のグループに分別し、各グループ及び全体についてのＱ／Ｄ分布を、細川ミクロン製Ｅ−ｓｐａｒｔアナライザを用いて測定した帯電量分布状態を示している。

図３には、図１の画像形成装置によって画像形成を行う場合のスタート時の現像剤中のトナーの単位粒径当たりの帯電量Ｑ／Ｄ（以下単にＱ／Ｄともいう）の分布状態を示している。図４には、図３に示したスタート時の状態から、低カバレッジの画像率０．０５％の画像について５０００プリントした後のＱ／Ｄ分布状態を示している。

図３および図４から明らかなことは、Ｑ／Ｄ分布状態はトナーの粒径によって差異が生じ、小粒径側のトナーのＱ／Ｄの低下が大きく、ここで用いられている現像剤については小粒径側のトナーにおいてトナー飛散や画質低下の原因となる劣化トナーが生じ易いことを示している。

従って、現像されるトナーの粒径には選択性があり、大粒径トナーほど現像性が良く、更に現像電界の大きさにも依存する。この選択性により帯電量の低下した小粒径トナーが多くなってくると、トナー飛散や地かぶりの増加を発生してしまう。

特許文献１には、２色画像形成方法において、極逆性に帯電したトナーや混入してきた他の色のトナーを現像装置から排出するために、スリーブ（現像剤担持体とも称す。）の回転数を現像時より速い回転数に設定することが記載されている。しかしこの場合には、トナー飛散やキャリア付着を増大させることとなる。また、トナー排出時に直流バイアスの電圧値を小さくすることで逆極性のトナーへの現像電界を大きくして画非像部分に逆極性の不要トナーを多く付着させて排出することが記載されている。大きくして排出するようにしたものである。しかしながら、直流バイアスの電圧値を小さくすることは現像電界を小さくすることとなり帯電量の低いトナーを排出するには不適切である。

特許文献２には、ブランクパルスを現像バイアスとして用いると、現像剤中のトナーのうちの粒径の大きいものが多く消費され、粒径の小さなトナーが現像器に残留するため、現像を繰り返すとトナーの粒度分布が粒径の小さい方へ偏り、画像濃度が低下する等の画像品位の低下をもたらすという課題が記載されている。さらに、現像器に溜まった小粒径のトナーを排出するために、強制排出時には短形パルスを用いた現像を繰り返し、小粒径トナーを多く消費することが記載されている。しかし、トナーの帯電量について考慮されておらず、帯電量の低下した劣化トナーを排出するという技術思想は開示されていない。

特許文献３には、現像バイアスとして直流電圧を印加して現像する１成分現像装置において、予め決められた現像剤担持体の回転数における画像ドット数が所定値以下であった場合、直流の現像バイアスを小さくして露光電位と等しい電圧値とし、画像形成時以外に現像剤を現像剤担持体から像担持体上へと現像して劣化トナーを排出することが記載されている。しかしながら、直流バイアスの電圧値を小さくすることは現像電界を小さくすることとなり帯電量の低いトナーを排出するには不適切である。

特許文献４には、クリーニングモードにおいて、通常の画像形成モード時よりも現像能力の低い現像バイアスとして小さい振幅の交流バイアスとし、この現像バイアスを印加して所定の画像を現像し、その所定の画像を転写紙に転写させ、定着装置外へ排出することにより、現像器内の現像剤から帯電量の低いトナー（弱帯電トナー）を分別することができ、経時により発生する不良トナーによる異常画像を防ぎ、また、トナーのリサイクル性を高めることができることが記載されている。しかしながら、小粒径トナーは、キャリアとの付着力が大きいため、交流バイアスの振幅を小さくすると、トナーとキャリアを引き離す力も弱くなるため、帯電量の低い小粒径トナーを排出することは困難である。
特開平５−２２４５２０号公報 特開２０００−２９３０２３号公報 特開２００４−１２５８２９号公報 特開平１１−３１６４９０号公報

低カバレッジの画像形成時にはトナーの消費量が少なくなり、現像容器内でのトナーの滞留時間が長くなってトナーがストレスを受ける時間が長くなるため、トナー、特に小粒径のトナーの帯電量が著しく低下し、トナー飛散や地かぶりの問題が発生する。

本発明は、帯電量の低下した劣化トナー、特に小粒径トナーによる画質低下、トナー飛散、地かぶり等の問題を解消し、高品質の画像形成を維持できる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成されている。
（１） 静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上の静電潜像を、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して、２成分現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記現像バイアスを制御する制御部と、トナー像を転写材上に転写する転写装置と、トナー像を転写材に定着する定着装置と、前記感光体表面のトナーを回収すると共にクリーニングするクリーニング装置と、を有する画像形成装置において、前記感光体上の画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して前記現像装置からトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを設け、前記トナー強制排出モードでは、前記画像形成領域より低い周波数の交流バイアスを前記強制排出用画像形成領域に印加して強制排出用潜像を現像して強制排出用トナー像を形成し、前記クリーニング装置にてトナーを回収することを特徴とする画像形成装置。
（２） 静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上の静電潜像を、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して、２成分現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記現像バイアスを制御する制御部と、トナー像を転写材上に転写する転写装置と、トナー像を転写材に定着する定着装置と、前記感光体表面のトナーを回収すると共にクリーニングするクリーニング装置と、を有する画像形成装置において、前記感光体上の画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して前記現像装置からトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを設け、前記トナー強制排出モードでは、前記画像形成領域より高い波高値の交流バイアスを前記強制排出用画像形成領域に印加して強制排出用潜像を現像して強制排出用トナー像を形成し、前記クリーニング装置にてトナーを回収することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、現像容器内での攪拌によるストレスによるトナーの帯電量の低下が発生した場合に、強制排出時に画像形成領域より低い周波数の交流バイアスを印加するか、または、画像形成領域より高い波高値の交流バイアスを印加することによって、帯電量の低下の著しい小粒径トナーの排出を選択的に行うことができ、過剰にトナーを排出することも防止できる。これにより良好な画像形成が行うことができる。

図面を用いて本発明の画像形成装置について説明する。

図１の断面構成図に示す画像形成装置は、本発明が適用されるモノクロ画像を形成する電子写真プロセスを利用した複写機の画像形成部を図示したものである。但し、本発明は図１に示した構成に限定されるものではなく、カラー画像形成装置にも適用される。

１はドラム状の感光体であって、フタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散した電荷発生層および電荷輸送層からなる有機感光層が、接地された金属製のシリンダ状の基板上に膜厚３０μｍにて塗布されており、ドラム径φは８０ｍｍである。この感光体は、マイナス帯電されて矢示方向に２８０ｍｍ／ｓの周速（ｖｐ）で駆動回転される。

２は回転する感光体１表面を所定の極性の電位に一様に帯電するスコロトロン方式の帯電装置で、ワイヤとグリッド間の距離が７．５ｍｍ、グリッドと感光体間の距離が１ｍｍ、ワイヤとバックプレート間の距離が１２ｍｍである帯電極の構成としていて、グリッド印加電圧を−６８０Ｖとし、帯電電流値が−８００μＡとなるバイアス電圧を印加し、感光体１の帯電電位Ｖｈを−７００Ｖとしている。

３はレーザ走査方式の像露光装置で、波長が７００ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）を用い、その出力パワーは３００μＷである。像露光装置３はレーザビームを照射して一様に帯電した感光体１の表面を走査露光し、静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光体１に対向して回転する現像剤担持体４１により感光体１上の静電潜像を２成分現像剤により現像してトナー像を形成する。２成分現像剤を用いて接触或いは非接触により反転現像方式により現像が行われる。現像剤担持体４１はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体４１の径φは４０ｍｍであり、線速（ｖｓ）５６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、感光体１との線速比（ｖｓ／ｖｐ）は２．０とし、感光体と現現像剤担持体との間隙を０．３ｍｍとしている。現像剤担持体４１には、電圧値が−５００Ｖの直流バイアス（Ｖｄｃ）に、周波数（Ｆａｃ）５ｋＨｚ、ピーク値Ｖａｃｐ−ｐ１．０ｋＶの交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して反転現像が行われる。

本発明に用いられる２成分現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアから構成され、前記非磁性トナーは、着色樹脂粒子と外添剤から構成される。

前記重合着色粒子としては、体積平均粒径が３．０〜６．５μｍの重合着色粒子が好ましい。重合着色粒子を用いることにより、高解像力であり、濃度が安定し、かぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。

本発明に用いる重合着色粒子は次のような製造方法により製造される。

モノマーと着色剤等からなる重合組成物を分散剤の存在下に水系媒体中に均一に懸濁した後に重合反応する懸濁重合法、または、モノマーを乳化重合して乳化重合粒子を生成し、生成した乳化重合粒子を着色剤等と共に粒子同士を融着して会合する乳化重合法により重合着色粒子を製造することができる。重合着色粒子では、モノマーを水系で均一に分散した後に重合させて製造することから、粒度分布及び形状の均一な球形重合着色粒子が得られる。

本発明の重合着色粒子は、球形度を示す形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、凹凸度を示す形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０の間にあることが好ましい。なお、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は下記の式で与えられる。

ＳＦ−１＝（Ｌｍａｘ２／Ａ）×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝（Ｌａｒｏｕｎｄ２／Ａ）×（１／４π）×１００
Ｌｍａｘ；最大直径 Ｌａｒｏｕｎｄ；周長 Ａ；トナー投影面積
重合着色粒子の体積平均粒径は、３．０〜６．５μｍであることが好ましい。３．０μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。６．５μｍを超えると高画質を形成することができなくなることがある。

本発明に用いる外添剤としては、シリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等の微粒子を用いることができる。

本発明に用いる非磁性トナーは、前記重合着色粒子に前記外添剤を添加し混合することにより製造される。

本発明に用いるキャリアとしては、体積平均粒径が２５〜４５μｍおよび磁化率が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるフェライトであることが好ましい。２５μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、４５μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。

５はトナー像の転写性を高めるために照射する転写前露光光源で、光波長７００ｎｍのＬＥＤで、光出力１０ｌｕｘをもって照射する。

６はコロトロン方式の転写装置で、ワイヤ〜感光体１間の距離が８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間の距離が１２ｍｍの構成となっていて、転写電流（Ｉｔｒ）２００μＡの定電流制御によって感光体１上のトナー像を転写材へ転写する。

７はコロトロン方式の分離極で、ワイヤ〜感光体１間の距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間の距離が１２ｍｍの構成となっていて、交流成分１００μＡ、直流成分−２００μＡの分離電流によって転写材を感光体１から分離する。

給紙部より給紙された転写材Ｐは、レジストローラ２１によって感光体１上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、転写部の転写装置６によってトナー像が転写される。転写部を通過した転写材Ｐは、感光体１の表面から分離極７によって分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送される。

定着装置２３は、内部にヒータを配置した加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成る。トナー像を保持した転写材Ｐは、加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとの間で加熱・加圧がなされて定着され、トナー像が定着された転写材Ｐは排紙ローラ２４によって機外の排紙トレイ上に排出される。

一方、転写材Ｐへのトナー像の転写後の感光体１の表面はクリーニング装置８により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においては、クリーニング装置としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードはカウンタタイプに感光体１周面に摺接して清掃する。クリーニング装置８を通過して表面が清掃された感光体１周面は、光波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ光源を用いた帯電前露光装置（ＰＣＬ）９によって照射がなされ、残留電位を低下して次の画像形成サイクルへと移行する。

クリーニング装置８によって回収されたトナーは搬送スクリュ等を用いてトナー搬送するトナーリサイクル装置８１によって現像装置４に回収される。現像装置４への回収動作は感光体１の回転動作と同時に併行して行われる。

現像装置４には、内蔵する現像剤中のトナー比率を検知するトナー濃度検知センサＴＴｃが設けられていて、現像によってトナーが消費され、トナー濃度Ｔｃが所定の濃度値Ｔｃ０以下に低下したときは、制御部はトナー供給口４３を開口して新トナーを貯蔵したトナー貯蔵部４２からトナー補給を行っている。なお、本実施例においては、所定の濃度値Ｔｃ０は環境湿度及びプリント数によって可変として、機内に設けた湿度計によって検知した湿度と、カウンタによって計測したプリント数から濃度値Ｔｃ０の決定を行い、決定した濃度値Ｔｃ０を用い、濃度検知センサＴＴｃの検知した濃度値がＴｃ０を下廻ったときはトナー補給を行って現像装置４内でのトナー濃度調整を行っている。

図２には、本発明の電気制御系の概要を示している。１０は制御部であり、演算制御処理を行うＣＰＵ１１にＲＡＭ１１１およびＲＯＭ１１２が接続されている。ＲＯＭ１１２には、演算基礎データをはじめ画像形成プログラムが記憶されていて、本発明にあっては、画像形成プログラム中にトナー強制排出プログラムが組み込まれている。トナー強制排出プログラムは、画像形成中に画像形成領域とは異なった現像バイアス条件に切り替え、非画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して現像を行うプログラムである。ＣＰＵ１１はインターフェース１２を介して他の部材に接続されている。

インターフェース１２には、感光体の駆動部１Ａ、帯電装置２、像露光装置３、現像装置４が接続され、ＣＰＵ１１からの制御信号に基づいて動作するようになっている。

図１に示した画像形成装置には、操作・表示部４０が設けられていて、プリント動作の開始を指示するスタート釦、転写材のサイズを選択するサイズ選択釦や、転写材のプリント枚数を指示するテンキーのほか、画像濃度を選択する画像濃度選択釦等が設けられている。

ユーザが操作・表示部４０のスタート釦を押釦すると、ＣＰＵ１１はＲＯＭ１１２から画像形成プログラムを呼び出し、呼び出したプログラムに従って画像形成の制御が行われる。

ＣＰＵ１１は、帯電装置２の帯電バイアス電源を制御して、感光体１上の画像形成領域、非画像形成領域及び強制排出用画像形成領域に対して帯電を行い感光体１の表面電位Ｖｈの帯電を行う。本実施例においてはＶｈ＝−７００Ｖとしている。

ＣＰＵ１１は、画像メモリ１１３に記録された画像情報を呼び出し、像露光装置３によって感光体１上の画像形成領域への像露光を行って画像の静電潜像を形成する。また、感光体１上の画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられる強制排出用画像形成領域に対しては、ＣＰＵ１１はトナー強制排出プログラムに従って、所定の画像率の静電潜像が形成されるよう像露光装置による露光を行う。

感光体１上の画像形成領域及び強制排出用画像形成領域に形成された静電潜像は現像装置４によって現像されてトナー像となる。この際、ＣＰＵ１１は、感光体１上の画像形成領域に対しては直流バイアスＶｄｃに波高値Ｖａｃｐ−ｐで周波数Ｆａｃの交流バイアスを重畳した現像バイアスによって現像を行う。本発明における画像形成領域の現像バイアスは、Ｖｄｃ＝−３００〜−７００ｋＶ、Ｖａｃｐ−ｐ＝０．８〜１．０ｋＶ，Ｆａｃ＝５〜７ｋＨｚである。後述の実施例においては、画像形成領域の現像バイアスは、Ｖｄｃ＝−５００Ｖ、Ｖａｃｐ−ｐ＝１．０ｋＶ，Ｆａｃ＝５ｋＨｚとしている。非画像形成領域の現像バイアスとしては、直流バイアスＶｄｃ＝−５００Ｖとし、交流バイアスはオフとしている。感光体１上の強制排出用画像形成領域に対しては、トナー強制排出プログラムに従って画像形成領域とは異なった交流バイアスと同一電圧値の直流バイアスにて現像を行い、強制排出用トナー像が形成される。現像バイアスとしては、Ｖｄｃ＝−３００〜−７００ｋＶ、Ｖａｃｐ−ｐ＝１．０〜１．２ｋＶ，Ｆａｃ＝３〜５ｋＨｚが用いられる。画像形成領域とは異なった交流バイアスとしては、周波数Ｆａｃを−２ｋＨｚ低くするか、または、波高値Ｖａｃｐ−ｐを＋０．２ｋＶ高くした交流バイアスが適用される。

一方、ＣＰＵ１１は、操作・表示部４０で選択されたサイズの転写材が搬出されるよう制御を行い、転写部においては感光体１上の画像形成領域に形成されたトナー像を転写材に転写する。感光体１上の強制排出用画像形成領域のトナー像については、転写されることなく転写部を通過し、強制排出されてクリーニング装置８によって転写残トナーと共に清掃が行われ、回収される。

本発明におけるトナーの強制排出モードは、現像容器中でのトナーの滞留時間が増えたときの帯電量低下が小粒径側に多く生じるので、強制排出時の現像バイアス条件を設定し、劣化トナーの積極的な排出を行なう。

図１０には、本発明におけるトナーの強制排出モードを実行するための制御のフローチャートを示している。画像形成動作の開始を指示するスタート釦が押下され、画像形成動作を開始する画像形成開始信号が制御部に入力されると（ステップＳ１）、制御部のＣＰＵにて直前の所定の累計枚数、例えば１０コピーの積算画像率が所定の割合、例えば１０％未満かどうかの判定を行う（ステップＳ２）。積算画像率が所定の割合、例えば１０％以上である場合（Ｙ）は、通常の画像形成を実行する（ステップＳ３）。積算画像率が所定の割合、例えば１０％未満である場合（Ｎ）はトナー強制排出モードの実行が設定される（Ｓ４）。引き続き、画像形成を実行する前の非画像形成領域に強制排出用画像形成領域を設け、画像形成領域とは異なる交流バイアスにて、強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成し、劣化トナーを排出する（Ｓ５）。強制排出用画像形成領域は、本実施態様では画像形成領域の上流側の非画像形成領域に設けているが、画像形成領域の下流側の非画像形成領域に設けもよい。異なる交流バイアスとは、例えば、画像形成領域より２ｋＨｚ低い周波数Ｆａｃ＝３ｋＨｚ、または、画像形成領域より＋０．２ｋＶ高い波高値Ｖａｃｐ−ｐ＝１．２ｋＶが適用される。その後画像形成領域にて通常の画像形成を実行する（ステップＳ３）。画像形成後に次のページが有るかどうかを判定し（Ｓ６）、次ページが有る場合（Ｙ）は、ステップ２に戻って前述の同様のフローを継続する。次ページが無い場合（Ｎ）は、フローを終了する（Ｓ７）。

以上のフローに従って、トナー強制排出モードが実行される。

（実施例１）
現像によって消費されるトナー粒径分布は、現像バイアスの交流バイアスの周波数Ｆａｃ（以後単にＦａｃともいう）によって変動する。図５には図１で説明した画像形成装置にて、図３，４におけると同じ現像剤を用い、Ｆａｃを変化させたときの粒径分布の状態を示している。図５から明らかなことは、Ｆａｃを画像形成領域に較べて低く設定することによって、現像されるトナー粒径分布は小粒径側に移動している。

画像形成領域には、周波数がＦａｃ＝５ｋＨｚの交流バイアスにより現像を行っており、低カバレッジの多数枚の画像形成を行うと、大粒径側に偏った消費がなされ、劣化トナーとなる小粒径トナーが現像容器内に滞留して来る。

従って、本実施例においては画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域でトナー排出を行うトナー強制排出モードを実行し、現像装置から滞留トナーの排出をはかっている。トナー強制排出モードでは、強制排出用画像形成領域に０．９５％の画像率の潜像を形成し、画像形成領域より低い周波数Ｆａｃ＝３ｋＨｚの交流バイアスを印加して現像を行い、トナー強制排出モード時に劣化トナーとなる小粒径トナー側に偏ったトナーを排出している。

図６には、本実施例によるトナー強制排出を行いながら、低カバレッジの画像率０．０５％の画像について、５０００プリントを行った後のＱ／Ｄ分布状態を示している。図から明らかなことは、図示されたＱ／Ｄ分布状態は図３で示したスタート時のＱ／Ｄ分布状態に近似していて、低カバレッジの多数枚の画像形成後においても、スタート時の良好な現像条件が維持されていることを示している。

（実施例２）
現像によって消費されるトナー粒径分布は、現像バイアスにおける交流バイアスの波高値Ｖａｃｐ−ｐ（以後単にＶａｃｐ−ｐともいう）にも依存する。図７には図１で説明した画像形成装置を用い、Ｖａｃｐ−ｐを変化したときに現像されるトナー粒径分布の依存性を示している。図７から明らかなことは、Ｖａｃｐ−ｐを画像形成領域に較べて高く設定することによって、現像されるトナー粒径分布は小粒径側にシフトしてくる。

通常の画像形成時には、Ｖａｃｐ−ｐ＝１．０ｋＶの波高値でもって現像を行っており、画像率の小さい低カバレッジの多数枚の画像形成を行うと、大粒径側に偏った消費がなされ、劣化トナーとなる小粒径トナーが現像容器内に滞留して来る。

従って、本実施例においては画像形成時に、画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域にてトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを実行して、現像装置に滞留している劣化トナーの排出を行う。トナー強制排出モードでは、画像形成領域以外の強制排出用画像形成領域に０．９５％の画像率の潜像を形成し、画像形成領域より高い波高値Ｖａｃｐ−ｐ＝１．３ｋＶの交流バイアスを印加して現像を行い、トナー強制排出モード時に劣化した小粒径トナー側に偏ったトナーを排出している。

図８には、本実施例によるトナー強制排出を行いながら、画像率０．０５％の画像について、５０００プリントを行った後のＱ／Ｄ分布状態を示している。図８から明らかなことは、図示されたＱ／Ｄ分布状態は図３で示したスタート時のＱ／Ｄ分布状態に近似していて、低カバレッジの多数枚の画像形成後においても、スタート時の良好な現像条件が維持されていることを示している。

本発明による実施例１、２の効果を立証するため、比較例１、２にて他の画像形成条件との比較テストを行った。

（比較例１）
本比較例１においては、感光体１上の画像形成領に対しては画像率０．０５％の静電潜像を、強制排出用画像形成領域に対しては０．９５％の画像率で静電潜像を形成する。現像に当たっては画像形成領域の現像を行う現像バイアスを、強制排出用画像形成領域の現像を行うトナー強制排出モード時にも変更することなく、Ｖａｃｐ−ｐ＝１．０ｋＶ、Ｆａｃ＝５ｋＨｚの現像バイアスを維持したままで、５０００プリントの画像形成を行ったのち、プリント画像についてトナー飛散やかぶりについて評価を行い、Ｑ／Ｄ分布を測定したのが図９である。

図９で表示されたＱ／Ｄ分布の状態は、図３に示したスタート時のＱ／Ｄ分布と較べて低Ｑ／Ｄ側にシフトしているのが分かる。

（比較例２）
本比較例２は、トナー強制排出を行わないで従来行われている画像形成のみを行うもので、感光体１上の画像形成領域に対して画像率０．０５％の静電潜像を形成し、現像条件（Ｖｄｃ＝−５００Ｖ、Ｖａｃｐ−ｐ＝１．０ｋＶ、Ｆａｃ＝５ｋＨｚ）で５０００プリントの画像形成を行ったのち、プリント画像についてトナー飛散やかぶりについて評価を行い、Ｑ／Ｄ分布を測定したのが前出の図４である。

図４で表示されたＱ／Ｄ分布の状態は、比較例１の図９に示すＱ／Ｄ分布に較べて更に低Ｑ／Ｄ側にシフトし、Ｑ／Ｄ分布が拡散した状態にあることが認められる。

実施例１、２及び比較例１、２について、現像装置周辺へのトナー飛散及びコート紙に対するかぶりの発生状態を目視によって評価し、表１に示した。表１のびコート紙のかぶりの評価は、画像濃度計により測定し、実用上で問題ないものを「○」、実用上で問題となるものを「×」で示し、更に括弧内に画像濃度計の測定値を示した。実施例１，２においてはかぶりは良好で実用上に問題はないが、比較例１、２においてはかぶりが顕著であり実用上に問題を有する。

なお、上記の表１において、かぶりの評価にコート紙を用いた理由は、コート紙は表面性が良く、かぶりトナーが転写し易いことと、定着後のトナーが紙中にしみこみにくくコート紙表面に広がることの２つの要因で、普通紙に較べてかぶりが目立ち、評価が容易であることによる。

画像形成装置の断面構成図。 電気制御系の概要を示すブロック図。 スタート時のトナーのＱ／Ｄ分布を示すグラフ。 低カバレッジの画像形成後のＱ／Ｄ分布を示すグラフ。 Ｆ交流を変化させたときのトナー粒径分布を示すグラフ。 実施例１の低カバレッジの画像形成後のＱ／Ｄ分布を示すグラフ。 Ｖａｃｐ−ｐを変化させたときのトナー粒径分布を示すグラフ。 実施例２の低カバレッジの画像形成後のＱ／Ｄ分布を示すグラフ。 比較例１の低カバレッジの画像形成後のＱ／Ｄ分布を示すグラフ。 トナー強制排出モードの制御のフローチャート。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 像露光装置
４ 現像装置
６ 転写装置

Claims (16)

1. 静電潜像を形成する感光体と、
   前記感光体上の静電潜像を、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して、２成分現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像バイアスを制御する制御部と、
   トナー像を転写材上に転写する転写装置と、
   トナー像を転写材に定着する定着装置と、
   前記感光体表面のトナーを回収すると共にクリーニングするクリーニング装置と、
   を有する画像形成装置において、
   前記感光体上の画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して前記現像装置からトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを設け、
   前記トナー強制排出モードでは、前記画像形成領域より低い周波数の交流バイアスを前記強制排出用画像形成領域に印加して強制排出用潜像を現像して強制排出用トナー像を形成し、前記クリーニング装置にてトナーを回収することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー強制排出モードの実行は、所定枚数の画像形成における積算画像率が所定値以下の場合に実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 直流バイアスにより印加する電圧値は、前記画像形成領域と前記強制排出用画像形成領域とで同一電圧値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像形成領域には、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加し、非画像形成領域では交流バイアスを印加せず直流バイアスのみを印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記現像装置からのトナーの強制排出は、前記感光体上の強制排出用トナー像を転写材に転写せず、前記クリーニング装置によりクリーニングして回収することにより実行されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記強制排出用潜像は、レーザ光を前記感光体上に強制排出用画像を像露光して形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 画像形成領域に印加する前記交流バイアスの周波数は、５〜７ｋＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記２成分現像剤は、トナーとキャリアから構成され、前記トナーは、着色樹脂粒子と外添剤から構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 静電潜像を形成する感光体と、
   前記感光体上の静電潜像を、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加して、２成分現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像バイアスを制御する制御部と、
   トナー像を転写材上に転写する転写装置と、
   トナー像を転写材に定着する定着装置と、
   前記感光体表面のトナーを回収すると共にクリーニングするクリーニング装置と、
   を有する画像形成装置において、
   前記感光体上の画像形成領域以外の非画像形成領域に設けられた強制排出用画像形成領域に強制排出用トナー像を形成して前記現像装置からトナーの強制排出を行うトナー強制排出モードを設け、
   前記トナー強制排出モードでは、前記画像形成領域より高い波高値の交流バイアスを前記強制排出用画像形成領域に印加して強制排出用潜像を現像して強制排出用トナー像を形成し、前記クリーニング装置にてトナーを回収することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記トナー強制排出モードの実行は、所定枚数の画像形成における積算画像率が所定値以下の場合に実行することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 直流バイアスにより印加する電圧値は、前記画像形成領域と前記強制排出用画像形成領域とで同一電圧値であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 画像形成領域には、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加し、非画像形成領域では交流バイアスを印加せず直流バイアスのみを印加することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
13. 前記現像装置からのトナーの強制排出は、前記感光体上の強制排出用トナー像を転写材に転写せず、前記クリーニング装置によりクリーニングして回収することにより実行されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
14. 前記強制排出用潜像は、レーザ光を前記感光体上に強制排出用画像を像露光して形成することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
15. 画像形成領域に印加する前記交流バイアスの波高値は、０．８〜１．０ｋＶであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
16. 前記２成分現像剤は、トナーとキャリアから構成され、前記トナーは、着色樹脂粒子と外添剤から構成されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。