(57)【要約】【課題】  現像器からの現像剤の吐き出しモードにおいて微粒現像剤をより現像消費しやすくする画像形成装置を提供すること。【解決手段】  吐き出しモードでは、画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム１長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を形成し、この潜像を現像バイアス電圧の交流成分の周波数を前記画像形成モードよりも高くして現像する。及び、又は、吐き出しモードでは、現像容器４ａ内で所定方向に回転して、現像剤を現像剤規制部材４ｂ近傍へ供給する現像剤供給部材４ｅの回転を停止、又は逆回転させる。【選択図】  図４
2010243782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラムと、
前記感光ドラム表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
一成分磁性現像剤を収容する現像容器と、
内側に磁石を配置して、外周面上に前記現像剤を担持するスリーブであって、前記現像剤を前記現像容器内から前記感光ドラムと対向する現像領域へ搬出する現像スリーブとを有し、
前記現像スリーブに交流成分を有する現像バイアス電圧を印加して、前記現像剤で前記静電潜像を現像する画像形成装置において、
画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を形成し、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を、前記画像形成モードでの周波数よりも高くして前記吐き出し静電潜像を現像する吐き出しモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光ドラムと、
前記感光ドラム表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
一成分磁性現像剤を収容する現像容器と、
内側に磁石を配置して、外周面上に前記現像剤を担持するスリーブであって、前記現像剤を前記現像容器内から前記感光ドラムと対向する現像領域へ搬出する現像スリーブと、
前記現像領域へ搬出される前記現像スリーブ外周面の現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材と、
前記現像容器内で所定方向に回転して、前記現像剤を前記現像剤規制部材近傍へ供給する現像剤供給部材とを有し、
前記現像スリーブに交流成分を有する現像バイアス電圧を印加して、前記現像剤で前記静電潜像を現像する画像形成装置において、
画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を現像する吐き出しモードを有し、前記吐き出しモードでは、前記現像剤供給部材は回転を停止することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光ドラムと、
前記感光ドラム表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
一成分磁性現像剤を収容する現像容器と、
内側に磁石を配置して、外周面上に前記現像剤を担持するスリーブであって、前記現像剤を前記現像容器内から前記感光ドラムと対向する現像領域へ搬出する現像スリーブと、
前記現像領域へ搬出される前記現像スリーブ外周面の現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材と、
前記現像容器内で所定方向に回転して、前記現像剤を前記現像剤規制部材近傍へ供給する現像剤供給部材とを有し、
前記現像スリーブに交流成分を有する現像バイアス電圧を印加して、前記現像剤で前記静電潜像を現像する画像形成装置において、
画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を現像する吐き出しモードを有し、前記吐き出しモードでは、前記現像剤供給部材は、前記現像剤規制部材近傍の前記現像剤を取り除くように、前記所定方向と逆方向に回転することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記現像スリーブは、前記現像容器に固定された前記磁石の周りを回転して前記現像領域へ前記現像剤を搬出し、前記吐き出しモードの前記吐き出し静電潜像の現像では、前記現像スリーブは少なくとも２回以上回転することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像バイアス電圧の交流成分の周波数は、前記画像形成モードでは１．５ｋＨｚ以上２．５ｋＨｚ以下であり、前記吐き出しモードでは１０ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下にして前記吐き出し静電潜像を現像することを特徴とする請求項１ないし４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像スリーブ外周面の前記現像容器の開口部から露出している部分の現像剤層からの反射光量を検出する検知手段を有し、前記検知手段の検出した値が所定の閾値を下回った場合、前記吐き出し静電潜像を現像することを特徴とする請求項１ないし５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一成分磁性現像剤を用いた画像形成装置における微粒現像剤の吐き出しに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性一成分現像剤を用いた画像形成装置において、比較的粒径が大きな粗粒現像剤と比べて現像性の低い比較的粒径の小さい微粒現像剤が現像スリーブ上に強力に付着することに起因して、かぶり、濃度ダウン、斑点ムラ等の画像不良が発生する。これらを防止するため、強制的に微粒現像剤による現像を行って微粒現像剤を排出する、吐き出しモードを備えた画像形成装置がある。
【０００３】
特許文献１の吐き出しモード（強制現像剤消費モード）では、感光ドラム表面と現像スリーブ（現像ローラ１６）表面との間の電位差（現像コントラストと呼ぶ）が画像形成モード（通常の画像形成）の時よりも大きくなるように印加する現像バイアス電圧の直流成分を制御している。現像コントラストを大きくすれば、大きくした電位差の分だけ多くの現像剤が感光ドラム上へ吐き出されるので、微粒現像剤が感光ドラム上へ吐き出される可能性を上げている。また、吐き出しモードでは現像スリーブの回転速度を画像形成モードよりも遅くして、現像バイアス電圧を印加する時間を長くすることで、さらに微粒現像剤が感光ドラム上へ吐き出される可能性を上げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４３７９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現像スリーブの表面には、現像スリーブへの付着力が強い微粒現像剤の多い現像剤層が形成されており、その層の上に現像性の高い現像剤の多い現像剤層が形成されている。従って、現像コントラストの増加分だけ吐き出される現像剤の量は増えても、やはり現像性の高い現像剤から増加分も埋められていくことに変りはなく、現像性の低い微粒現像剤を効率的に吐き出すことはできない。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は吐き出しモードにおいて微粒現像剤をより現像消費しやすくす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】
【０００７】
本発明では、感光ドラムと、前記感光ドラム表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、一成分磁性現像剤を収容する現像容器と、内側に磁石を配置して、外周面上に前記現像剤を担持するスリーブであって、前記現像剤を前記現像容器内から前記感光ドラムと対向する現像領域へ搬出する現像スリーブとを有し、前記現像スリーブに交流成分を有する現像バイアス電圧を印加して、前記現像剤で前記静電潜像を現像する画像形成装置において、画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を形成し、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を、前記画像形成モードよりも高くして前記吐き出し静電潜像を現像する吐き出しモードを有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明では、感光ドラムと、前記感光ドラム表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、一成分磁性現像剤を収容する現像容器と、内側に磁石を配置して、外周面上に前記現像剤を担持するスリーブであって、前記現像剤を前記現像容器内から前記感光ドラムと対向する現像領域へ搬出する現像スリーブと、前記現像領域へ搬出される前記現像スリーブ外周面の現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材と、前記現像容器内で所定方向に回転して、前記現像剤を前記現像剤規制部材近傍へ供給する現像剤供給部材とを有し、前記現像スリーブに交流成分を有する現像バイアス電圧を印加して、前記現像剤で前記静電潜像を現像する画像形成装置において、画像形成モードで形成可能な静電潜像の感光ドラム長手方向の最大幅以上の幅を持つ吐き出し静電潜像を現像する吐き出しモードを有し、前記吐き出しモードでは、前記現像剤供給部材は回転を停止する又は逆回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吐き出しモードにおいて、微粒現像剤をより現像消費しやすくする画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の断面図。
【図２】現像剤供給部材の横断面図、及び長手断面図。
【図３】現像スリーブ上のトナー層を示す図、及び粒度分布図。
【図４】実施例１にかかる吐き出しモードのタイミングチャート。
【図５】現像手段の断面図
【図６】感光ドラムに吐き出されたトナーの粒度分布図。
【図７】通紙枚数対する反射濃度の変化を示す図。
【図８】通紙枚数対するかぶり濃度の変化を示す図。
【図９】実施例２にかかる吐き出しモードのタイミングチャート。
【図１０】実施例３にかかる吐き出しモードのタイミングチャート。
【図１１】実施例４にかかる画像形成装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例１）
｛画像形成装置の全体構成｝
本発明の画像形成装置は回転している感光ドラム表面に静電潜像を形成し、それを一成分磁性現像剤（以降トナーと呼ぶ）で現像して感光ドラム表面にトナー像を形成するものであり、例えば図１に示したようなものである。図１は画像形成装置の断面図である。
【００１２】
始めに、図の反時計回り方向に回転する感光ドラム１に画像形成のプロセスを行い、記録材Ｐ上に定着画像を形成する画像形成モードについて説明する。
【００１３】
本実施例では、感光ドラム１表面の明部電位領域に感光ドラム１の帯電極性と同極性（負）に帯電したトナーが付着する反転現像を行っている。
【００１４】
まず、感光ドラム１は帯電手段２によって、その表面を所定の暗部電位ＶＤ、例えば−６５０Ｖに帯電される。次に露光手段３と対向する位置でレーザー光Ｌを照射され、照射された部分の電位（明部電位ＶＬ）は、例えば−２５０Ｖになり、表面に静電潜像が形成される。次に現像手段４の現像スリーブ４ｃと対向する現像領域を通過する際に、交流成分を有する現像バイアス電圧を印加された現像スリーブ４ｃの外周面から感光ドラム１表面へトナーが飛翔して、静電潜像に対応して選択的にトナーが付着し、トナー像が形成される。本実施例では、暗部電位ＶＤと明部電位ＶＬとの間の値である直流電圧（−５００Ｖ）と交流電圧（周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．０ｋＶの矩形波）を重畳した振動電圧を現像バイアス電圧として用いている。
【００１５】
現像バイアス電圧が直流電圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃを重畳したものである場合現像コントラストは｜ＶＬ−Ｖｄｃ｜で表され、本実施例では現像コントラストは２５０Ｖに設定されている。現像コントラストは感光ドラム１の耐久性等を考慮して適宜設定すればよい。
【００１６】
交流電圧の周波数は１．５ｋＨｚ以下だと濃度が低下してしまい、２．５ｋＨｚ以上だと白地にトナーを現像してしまうかぶりが発生しまうため、１．５ｋＨｚ以上２．５ｋＨｚ以下で設定することが望ましい。またピーク間電圧は０．７ｋＶ以下では現像性が悪くなる虞があり、１．４ｋＶ以上ではかぶりが発生する虞があるため、０．７ｋＶ以上１．４ｋＶ以下に設定することが望ましい。
【００１７】
次に転写手段５と対向する位置で転写バイアス電圧を印加して、感光ドラム１表面のトナー像を図Ｘ方向に搬送されてきた記録材Ｐ上に転写する。その後、クリーニング手段６によって、感光ドラム１表面に残ったトナー成分は取り除かれる。未定着のトナー像をその上に転写された記録材Ｐは、定着手段（図示しない）の加熱および加圧により、その上に定着画像を得る。
【００１８】
｛現像手段｝
現像手段４について詳しく説明する。一成分磁性現像剤（トナー）は現像容器４ａに収容され、画像形成装置に着脱可能な現像剤補給カートリッジ４ｆが現像剤補給口４ｇから現像容器４ａにトナーを補給している。現像容器４ａには、現像スリーブ４ｃと、現像剤規制部材４ｂと、現像剤供給部材４ｅが設けられている。
【００１９】
現像スリーブ４ｃは例えば外径２０ｍｍで、現像容器４ａの開口部から露出し、感光ドラム１と対向する現像領域を形成している。本実施例では現像領域において、感光ドラム１と現像スリーブ４ｃとの最近接距離は２００μｍである。現像スリーブ４ｃの内側には長手方向に延びた例えば４個の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２を持つマグネットローラ４ｄを固定配置し、その磁力で現像スリーブ４ｃ外周面上に現像容器４ａ内のトナーを吸引する。本実施例では、現像スリーブ４ｃのみが図時計回りに回転し、トナーを現像容器４ａから搬出して現像領域に搬送している。しかし、トナーの搬出搬送は、現像スリーブ４ｃが回転しないでマグネットローラ４ｄが反図時計回りに回転することで行ってもよい。
【００２０】
現像剤規制部材４ｂは、現像スリーブ４ｃ外周面上（現像スリーブ４ｃ上）に担持された現像領域に搬出されるトナーの層の厚みを、現像スリーブ４ｃと感光ドラム１との間の最近接距離以下の厚みに規制する。本実施例では現像スリーブ４ｃとの間隔は２００μｍで、マグネットローラの磁極Ｎ１に磁気的に対向して設けられた鉄板等の磁性ブレードを用いている。磁性ブレードにかえて、現像スリーブ４ｃに当接させたゴム等の弾性ブレードでも構わない。
【００２１】
現像剤供給部材４ｅは図時計回りに回転し、現像容器４ａ内のトナーを攪拌しつつ、現像剤規制部材４ｂ近傍へ供給している。これにより、現像剤規制部材４ｂ近傍のトナーの流動性を一定以上に保ち、現像剤規制部材４ｂが現像スリーブ４ｃ上に所定量のトナーの薄層を形成できるようにしている。
【００２２】
現像剤供給部材４ｅの一例として、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなものがある。（ａ）は羽根の回転方向の面積が比較的小さな羽根を点対称に配置していて、現像剤規制部材４ｂ近傍のトナーをほぐし、流動性を一定以上に保ちながら、現像剤規制部材４ｂ近傍へトナーを供給している。（ｂ）は現像剤規制部材４ｂ近傍のトナーをほぐすと共に、羽根の回転方向の面積を比較的大きくして、トナーを現像剤規制部材４ｂ近傍に積極的に供給する。（ｃ）は楕円形の羽根を複数枚配置し、現像剤規制部材４ｂ近傍のトナーをほぐし、トナーが軸方向に均一に現像剤規制部材４ｂ近傍に供給しやすくする。本実施例では（ｂ）の形状で外周径１６ｍｍのものを用い、４５ｒｐｍで回転している。現像領域に搬送されるトナーの量は現像剤規制部材４ｂ及び現像剤供給部材４ｅによって制御可能であり、本実施例の場合、現像スリーブ４ｃ上のトナー量は１．２ｍｇ／ｃｍ２になるようにしている。
【００２３】
この制御をより効果的に行うためには、現像容器４ａ内での現像剤供給部材４ｅの位置が重要になる。図１において、現像スリーブ４ｃの回転中心と、現像剤供給部材４ｅの回転中心を結んだ線が、固定してあるマグネットローラ４ｄの現像剤規制部材４ｂに対向する磁極Ｎ１と、その磁極Ｎ１の隣の磁極で搬出方向上流にある磁極Ｓ２（磁極Ｎ１と逆磁極）との間（極間）にあることが望ましい。加えて、現像剤供給部材４ｅの回転軌跡の外周と現像スリーブ４ｃの最近接距離が５ｍｍから１０ｍｍであることが望ましい。本実施例では現像スリーブ４ｃの回転中心から見た磁極Ｎ１、Ｓ２の極間角度１１０°であり、現像スリーブ４ｃの回転中心から見た現像剤規制部材４ｂと現像剤供給部材４ｅの回転中心間の角度は７５°である。また、最近接距離は５ｍｍである。
【００２４】
本実施例で用いたトナーはスチレン−アクリル系の樹脂と磁性体からなるトナー母体と、流動化剤として酸化チタン、シリカ等の外添剤から構成されており、トナーの重量平均径は５．９μｍである。
【００２５】
｛連れ回り現象｝
ところで、一成分磁性現像剤を用いた現像手段４においては、画像形成を繰り返し行うと、現像スリーブ４ｃ上に現像に消費されないトナーが連れ回る現象が発生する。
【００２６】
図３（ａ）は現像スリーブ４ｃ上のトナーの状態を示す模式図である。トナーに対する帯電付与は主に現像スリーブ４ｃとの摺擦で起こると考えられているが、トナーの粒径が小さいほど単位重量あたりの帯電量は大きくなる傾向にあることが知られている。また、比較的粒径の小さいトナーは総帯電量が小さく、体積に対する現像スリーブ４ｃとの接触面積は、比較的粒径の大きいトナーよりも大きい。このため、現像スリーブ４ｃへの付着力のうち、前記接触面積に依存して大きくなる非静電的付着力が静電的付着力に比べ支配的になり、現像領域で現像作用力として働くクーロン力の影響を受けにくくなる。そして、現像領域では現像されやすい比較的粒径の大きいトナーから先に現像されていくため、比較的粒径の小さいトナーは現像に寄与せず、現像スリーブ４ｃ上に残留する傾向にある。この結果、現像が繰り返されていくうちに、図３（ａ）に示すように現像スリーブ４ｃ上のトナー層のうち下層に比較的粒径の小さいトナーが堆積していき、消費されることなく連れ回ると考えられている。
【００２７】
図３（ｂ）は現像スリーブ４ｃ上に担持されたトナー層のうち上層と下層をそれぞれサンプリングし、粒度分布を測定したものである。測定にはシスメックス社製ＳＤ２０００（シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置）を用いた。この結果からわかるように、現像スリーブ４ｃ上に担持されたトナー層のうち、下層のトナー（実線）は上層のトナー（破線）と比較して粒径が小さい側に分布していることがわかる。特に粒径２μｍ以下のトナー（微粒トナーと呼ぶ）に関しては上層ではほとんど存在していないのに対し、下層では非常に多く存在していることがわかる。
【００２８】
また、粒度測定と同時に、現像スリーブ４ｃ上に担持されたトナー層のうち、上層と下層それぞれのトナーの帯電量を測定した。測定にはホソカワミクロン社製Ｅスパートアナライザを用いた。測定方法としては、現像スリーブ４ｃ上からトナーを引き剥がすためのＥスパートアナライザのエアーノズルに対して、現像スリーブ４ｃを徐々に近づけていき、サンプリングしたトナーの帯電量を測定した。比較的最初にサンプリングされたトナーの帯電量を上層トナーの帯電量、比較的後にサンプリングされたトナーの帯電量を下層トナーの帯電量とした。この結果、上層トナーの平均帯電量が−５．８μＣ／ｇであるのに対して、下層トナーの平均帯電量は−１５．６μＣ／ｇと約３倍であることがわかった。一方、通常の現像条件で感光ドラム１上に現像されたトナーの平均帯電量は−６．８μＣ／ｇであり、上層トナーの平均帯電量とほぼ同じであることがわかる。
【００２９】
以上より、現像スリーブ４ｃ上に担持したトナー層のうち現像に寄与するトナーは、上層にあり、比較的粒径が大きく、単位重量あたりの帯電量が小さいトナー（粗粒トナーと呼ぶ）である。また、現像スリーブ４ｃ上を連れ回るトナーは、下層にあり、比較的粒径が小さく、単位重量あたりの帯電量が大きい微粒トナーであると考えられる。
【００３０】
このような微粒トナーの層は現像に消費されにくいのみならず、現像スリーブ４ｃに新たに供給されたトナーの現像スリーブ４ｃとの摩擦帯電も妨げるため、現像画像の画質が劣化していくことになる。
【００３１】
｛吐き出しモード｝
次に、現像スリーブ４ｃ上を連れ回る微粒トナーを強制的に消費するための吐き出しモードについて説明する。
【００３２】
本発明の吐き出しモードは現像した画像を記録材Ｐに転写し、定着する画像形成モード以外の非画像形成時において、任意のタイミングで実施可能であり、具体的には前回転時や画像形成モード同士の間（紙間）、後回転等に割り込んで実施していて、本実施例では画像形成モードで所定数の現像動作を行うごと、例えばＡ４の紙１００枚分の画像形成を行うごとに、紙間で吐き出しモードを実施している。感光ドラム１上に吐き出されたトナー成分は記録材Ｐには転写せず、クリーニング手段６によって取り除かれる。
【００３３】
本実施例の吐き出しモードでは、感光ドラム１や現像スリーブ４ｃは回転させるが、現像剤供給部材４ｅの回転を停止すること、及び、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を画像形成モードよりも上げることを特徴としている。
【００３４】
図４は本実施例の吐き出しモードのタイミングチャートである。露光手段３が最大出力で感光ドラム１を露光をしてベタ黒の静電潜像を吐き出し静電潜像として形成する。このベタ黒の吐き出し静電潜像の感光ドラム１長手方向の幅は、画像形成モードで形成可能な静電潜像の最大幅以上の幅である。吐き出し静電潜像の幅を、画像形成モードで形成可能な静電潜像の最大幅以上としたのは、現像スリーブ４ｃの現像作用に供される領域全域について、微粒トナーの除去を行うためである。こうすることで、画像形成のサイズによらず、画像不良を防止することが可能となる。また、吐き出し静電潜像は、ベタ黒画像でなく、例えば市松模様や不連続ストライプ模様等であっても、現像スリーブ４ｃの現像作用に供される領域全域について、微粒トナーを吐き出すことができる模様であれば構わない。
【００３５】
感光ドラム１表面の露光された部分の電位（明部電位ＶＬ）は−２５０Ｖとなる。現像バイアス電圧の直流成分（現像ＤＣ）の電圧（Ｖｄ）、及び、交流成分（現像ＡＣ）のピーク間電圧（Ｖｐｐ）は画像形成モードと同じで、交流成分の周波数のみを２ｋＨｚから１５ｋＨｚへと上げた。また、現像剤供給部材４ｅの画像形成モード時の回転を正回転として、吐き出しモード時には回転を停止した。さらに、現像スリーブ４ｃ上の一点が、現像領域で現像バイアス電圧を印加されている単位周長あたりの時間を画像形成モード時よりも長くするために、現像スリーブ４ｃの対ドラムの回転数を１００％から１０％に落とした。
【００３６】
＜現像剤供給部材の回転制御＞
まず、現像剤供給部材４ｅの回転の制御について説明する。図５は現像手段４を拡大した図である。図５（ａ）は画像形成モード時を示している。現像剤供給部材４ｅが図時計回りに回転（正回転と呼ぶ）してトナーを循環させ、現像剤規制部材４ｂ近傍のトナー溜り部に新しいトナーを供給している。このため、現像スリーブ４ｃ上へのトナーの供給も進むので、この画像形成モード時の現像スリーブ４ｃ上のトナーの載り量は１．２０ｇ／ｃｍ２である。
【００３７】
図５（ｂ）は本実施例の吐き出しモード時を示している。現像剤供給部材４ｅは回転を停止していて、トナーが循環しないので、トナー溜り部のトナーの多くは滞留してしまう。このため現像スリーブ４ｃ上へ新たなトナーの供給はあまり進まない。現像剤供給部材４ｅの回転停止直後から新たなトナーは供給されにくくなる。さらに、現像スリーブ４ｃの１回転目で現像性の良いトナーは現像され、２回転目以降は新たなトナーが供給されにくいので、現像スリーブ４ｃ上には現像性の悪いトナー、つまり微粒トナーが相対的に増え、現像スリーブ４ｃ上を連れ回ると考えられる。現像スリーブ４ｃ上のトナーの載り量は、現像剤供給部材４ｅが停止した直後の現像スリーブ４ｃの２回転目で０．３９ｇ／ｃｍ２にまで減少する。その結果、現像スリーブ４ｃ上のトナーのうち、微粒トナーの割合は、画像形成モード時以上に増えていると考えられる。これから、現像性の高いトナーの割合が減っているので、現像性の悪い微粒トナーを現像しやすい状態なっていると考えられる。
【００３８】
＜現像バイアス電圧の交流成分の周波数の制御＞
本実施例ではさらに現像性の悪い微粒トナーを現像しやすい状態にするために、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を画像形成モードよりも上げる制御を行う。
【００３９】
まずは非静電的付着力について説明する。前述したように、微粒トナーが現像スリーブ４ｃ上の下層をなして現像スリーブ４ｃに連れ回り、現像されにくいことの一つの原因として、現像スリーブ４ｃへの付着力のうち、非静電的付着力が静電的付着力に比べて強力であるためと考えられる。つまり、微粒トナーを効率的に吐き出すためには、非静電的付着力を低下させることが必要である。
【００４０】
トナー粒子に働く静電的付着力として主なのは鏡像力であり、非静電的付着力として主なのはファン・デル・ワールス力である。ファン・デル・ワールス力は、現像スリーブ４ｃとトナー粒子が近接している状態において、トナー粒子表面及び現像スリーブ４ｃの互いに近接している領域間に発生する力である。トナー粒子表面の現像スリーブ４ｃと近接した領域（近接領域と呼ぶ）にある一点におけるファン・デル・ワールス力（ｆｖ）は、
【００４１】
【数１】
2010243782.tif 000003
【００４２】
で表される。ＡはＨａｍａｋｅｒ定数と言われ、物質によって決まる値である。Ｚは分離距離と言われ、この場合、トナー粒子と現像スリーブ４ｃとの最近接距離である。ｄはトナーの粒径である。一方、トナー粒子１個にかかるファン・デル・ワールス力（Ｆｖ）は、近接領域にある全ての点にかかるファン・デル・ワールス力（ｆｖ）を合計したものであるため、
【００４３】
【数２】
2010243782.tif 000004
【００４４】
と表され、近接領域の大きさに依存していることがわかる。粗粒トナーの場合、トナー粒子の表面積に対して近接領域が十分小さいためにほとんど無視することができるが、粒径２μｍ以下である微粒トナーの場合は無視できないものとなる。このため微粒トナーでは非静電的付着力が静電的付着力に対して支配的となり、現像コントラストを大きくするだけでは微粒トナーを現像する効率を上げることができないと考えられる。
【００４５】
そこで、本発明では非静電的付着力を低減するために現像バイアス電圧の交流成分の周波数を上げている。現像スリーブ４ｃに現像バイアス電圧として交流電圧を印加することにより、現像スリーブ４ｃからの剥離力としてトナー粒子に働く振動駆動力（Ｆω）は、
【００４６】
【数３】
2010243782.tif 000005
【００４７】
で表される。ｍはトナー粒子１個の質量、ａはトナーに働く振動振幅、ωはトナーに働く振動周波数である。現像バイアス電圧の交流成分の周波数を上げると振動駆動力（Ｆω）が大きくなり、トナー粒子は現像スリーブ４ｃ表面付近で振動する。この時、トナー粒子と現像スリーブ４ｃ間の分離距離Ｚが振動に合わせて大きくなるので、振動駆動力（Ｆω）が加わる前と比べるとトナー粒子にかかるファン・デル・ワールス力（Ｆｖ）は極端に小さくなる。そのため、微粒トナーであってもファン・デル・ワールス力（Ｆｖ）は無視できる程度の大きさとなり、粗粒トナー同様に静電的付着力が支配的となり、微粒トナーをより現像されやすい状態にすることができる。
【００４８】
本実施例では周波数を１５ｋＨｚとしていて、周波数は１０ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下にすることが望ましい。１０ｋＨｚ以上であれば現像スリーブ４ｃを連れ回るトナーの多くを効率的に吐き出すことができるからであり。２０ｋＨｚ以下としたのは、振動駆動力が大きいほど非静電的付着力を低減するのに有利であるが、振動エネルギーの増大に伴う発熱の影響でトナーが軟化して、かえって現像スリーブ４ｃとの接触面積が増えるからである。この場合、トナー粒子が現像スリーブ４ｃ表面に融着してしまうおそれがある。
【００４９】
また、画像形成モードでは、かぶり等の画像不良が発生してしまうので、高周波の現像バイアス電圧を印加して現像を行うことができない。
【００５０】
図６は吐き出しモードを行って感光ドラム１上に現像されたトナーの粒度分布を測定したものである。測定にはシスメックス社製ＳＤ２０００（シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置）を用いた。
【００５１】
図６（ａ）は吐き出しモードで現像剤供給部材４ｅ及び現像バイアス電圧の交流成分周波数の前記制御を行わず、現像スリーブ４ｃの対ドラムの回転数を１０％に落とす制御をして現像した場合の粒度分布を示す。微粒トナーはほとんど吐き出されていない。
【００５２】
図６（ｂ）は本実施例の吐き出しモードで、現像剤供給部材４ｅは正回転させたまま、現像バイアス電圧の交流成分周波数の前記制御のみを行って現像した場合の粒度分布を示していて、比較的微粒トナーが吐き出されていることがわかる。
【００５３】
図６（ｃ）は本実施例の吐き出しモードで、現像剤供給部材４ｅ及び現像バイアス電圧の交流成分周波数の前記制御を行って現像した場合の粒度分布を示していて、より多くの微粒トナーが吐き出されていることがわかる。
【００５４】
図７は通紙枚数に対するベタ黒画像の反射濃度の変化をプロットしたものである。濃度測定にはＸ−Ｒｉｔｅ社製分光濃度計９４１型を用いた。Ａ４の紙を１００枚通紙するごとに、紙間で吐き出しモードを実施している。
【００５５】
従来例は、吐き出しモードで現像剤供給部材４ｅ及び現像バイアス電圧の交流成分周波数の前記制御を行わず、現像スリーブ４ｃの対ドラムの回転数を１０％に落とす制御をした吐き出しモードを実施した場合である。実施例は、本実施例の吐き出しモードを、現像剤供給部材４ｅ及び現像バイアス電圧の交流成分周波数の前記制御を行って実施した場合である。
【００５６】
実施例では通紙枚数に関わらず反射濃度はほとんど変化しないのに対し、従来例では約５万枚以上通紙すると、画像形成装置の濃度規格である濃度閾値を下回ってしまうことがわかる。これから、本実施例の吐き出しモードを定期的に行うことが、濃度低下を防いでいることがわかる。
【００５７】
図８は、通紙枚数に対する白地部のかぶり濃度の変化をプロットしたものである。測定には東京電色社製の濃度計ＴＣ−６ＤＳを用い、画像形成装置により出力した紙上のかぶり部の反射濃度と、未使用紙の反射濃度の差分からかぶり濃度を算出した。Ａ４の紙を１００枚通紙するごとに紙間で吐き出しモードを実施した。従来例及び実施例は図７と同様の条件である。
【００５８】
実施例では通紙枚数に関わらずかぶり濃度はほとんど変化しないのに対し、従来例では通紙枚数の増加に伴ってかぶり濃度が増加していき、約４万枚以上通紙すると画像形成装置のかぶり濃度規格であるかぶり閾値を上回ってしまうことがわかる。これから、本実施例の吐き出しモードを定期的に行うことが、かぶりを防いでいることがわかる。
【００５９】
本実施例によれば、吐き出しモードでは現像剤供給部材４ｅの回転を停止することで現像剤規制部材４ｂ近傍へのトナーの供給を減らし、現像スリーブ４ｃ上のトナーのうち微粒トナーの割合を高めることができる。また、本実施例によれば、吐き出しモードでは現像バイアス電圧の交流成分の周波数を画像形成モードでのそれよりも上げることで、トナー粒子に働く現像スリーブ４ｃへの非静電的付着力を低減することができる。
【００６０】
（実施例２）
次に本発明の画像形成装置の実施例２について説明する。画像形成装置の構成は実施例１と同じなので省略する、また吐き出しモードに関しても同様の部分に関しては説明を省略する。
【００６１】
本実施例の吐き出しモードでは、現像剤供給部材４ｅを逆回転すること、及び、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を画像形成モードよりも上げることを特徴としている。
【００６２】
図９は本実施例の吐き出しモードのタイミングチャートである。本実施例では現像剤供給部材４ｅの画像形成モード時の回転を正回転として、吐き出しモード時には逆回転するようにし、それ以外の制御は実施例１と同じである。
【００６３】
＜現像スリーブの回転制御＞
図５（ｃ）は本実施例の吐き出しモード時を示している。現像剤供給部材４ｅは逆回転しているので、トナー溜り部近傍から積極的にトナーを取り除いている。このため、現像スリーブ４ｃ上へ新たなトナーの供給は現像剤供給部材４ｅを停止している時以上に進まなくなる。現像剤供給部材４ｅを停止した時と同様、現像剤供給部材４ｅの逆回転開始直後から新たなトナーは供給されにくくなり、現像スリーブ４ｃの２回転目以降で現像スリーブ４ｃ上に微粒トナーが相対的に増えて連れ回ると考えられる。現像スリーブ４ｃ上のトナーの載り量は、現像剤供給部材４ｅの逆回転開始直後の現像スリーブ４ｃの２回転目で０．２４ｇ／ｃｍ２にまで減少する。その結果、現像スリーブ４ｃ上の微粒トナーの割合は、画像形成モード時及び現像剤供給部材４ｅを停止している時以上に増していると考えられ、現像性の悪い微粒トナーを現像しやすい状態なっていると考えられる。
【００６４】
図６（ｄ）は本実施例の吐き出しモードの前記制御を行って感光ドラム１上に現像されたトナーの粒度分布を測定したもので、測定にはシスメックス社製ＳＤ２０００（シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置）を用いた。実施例１の図６（ｃ）よりも多くの微粒トナーが吐き出されていることがわかる。
【００６５】
本実施例によれば、現像剤供給部材４ｅの逆回転することで現像剤規制部材４ｂ近傍へのトナーの供給を減らし、現像スリーブ４ｃ上のトナーのうち微粒トナーの割合をより高めることができる。
【００６６】
（実施例３）
次に本発明の画像形成装置の実施例３について説明する。画像形成装置の構成は実施例１と同じなので省略する、また吐き出しモードに関しても同様の部分に関しては説明を省略する。
【００６７】
本実施例では、実施例１及び２の吐き出しモードで行った現像バイアス電圧、現像剤供給部材４ｅの制御をさら効果的なものとするための制御について説明する。
【００６８】
図１０は本実施例の吐き出しモードのタイミングチャートである。本実施例の吐き出しモードででは、実施例２の吐き出しモードの制御に加えて、現像バイアス電圧の直流成分の電圧値を−７５０Ｖとして、現像コントラストを５００Ｖへ上げた。また、現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧を１．５ｋＶへと上げた。
【００６９】
吐き出しモードにおいて、現像コントラストは感光ドラム１の耐久性等を考慮して適宜設定すればよい。ピーク間電圧は、１．４ｋＶ以上であれば、さらに効率的に吐き出しを行えるが、２．０ｋＶ以上であるとリークが起こってしまうので、１．４ｋＶ以上２．０ｋＶ以下に設定することが望ましい。
【００７０】
以上のような制御をすることによって、現像バイアス電圧、現像剤供給部材４ｅの制御をさら効果的なものとすることができる。
【００７１】
（実施例４）
次に本発明の画像形成装置の実施例４について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な部分については実施例１、２と同様なので説明を省略し、特徴的な部分についてのみ説明する。
【００７２】
本実施例の画像形成装置は現像スリーブ４ｃ上のトナー濃度を検出して吐き出しモードを実行することを特徴としている。
【００７３】
図１０は本実施例の画像形成装置の記録材Ｐ搬送方向の断面図である。本実施例の画像形成装置は現像スリーブ４ｃ上のトナー濃度を検出するための現像剤濃度センサ４ｈを有する。現像剤濃度センサ４ｈは、発光素子から発光した赤外光を、トナーを担持した現像スリーブ４ｃ表面の現像容器４ａの開口部から露出している部分に照射し、現像スリーブ４ｃ表面で反射した拡散反射光を受光素子によって受光し、受光した光量に応じた出力をする。
【００７４】
本実施例で使用するトナーは黒色であり、赤外光を吸収するといった特性を持つ。微粒トナーが現像スリーブ４ｃ上を連れ回っている場合、微粒トナーがトナー層の下層で現像スリーブ４ｃ表面を覆うような状態であるため、反射光量が少なくなる。そこで本実施例では反射光量に閾値を設け、閾値を下回った時に吐き出しモードを実行するように制御している。
【００７５】
このように反射光量に応じて制御することによって、必要最小限の頻度で吐き出しモードを実行しながら画質を維持することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  感光ドラム
２  帯電手段
３  露光手段
４  現像手段
４ａ  現像容器
４ｂ  現像剤規制部材
４ｃ  現像スリーブ
４ｄ  現像マグネットローラ
４ｅ  現像剤供給部材
４ｆ  現像剤補給カートリッジ
４ｇ  現像剤補給口
４ｈ  現像剤濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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