(57)【要約】【課題】選択現像により、現像装置中のトナーの粒度分布が変化し画質を低下させるという問題を解決する。【解決手段】像担持体、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体並びに現像剤担持体に直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加する直流電源及び交流電源を有し、像担持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部、印字率を検出する印字率検出部、交流電源を制御する制御部、を有し、制御部は、印字率検出部の検出結果に基づいて、交流電源の出力を制御する画像形成装置。【選択図】図２
2006285201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、
現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体並びに該現像剤担持体に直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加する直流電源及び交流電源を有し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部、
印字率を検出する印字率検出部、
前記交流電源を制御する制御部、を有し、
該制御部は、前記印字率検出部の検出結果に基づいて、前記交流電源の出力を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記印字率検出部の検出結果に基づいて、前記交流電源が出力する前記交流電圧を制御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３】
前記制御部は、印字率が低い場合に、前記交流電圧を高い値に変更する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記印字率検出部の検出結果に基づいて、前記像担持体の線速度と前記現像剤担持体の線速度との比Ｖｓ／Ｖｐを制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記印字率検出部は、画像面積と画像データとに基づいて前記印字率を算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記印字率検出部は、前記現像部の作動時間と画像データとに基づいて前記印字率を算出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記印字率検出部の検出結果に基づいて、前記交流電源が出力する前記交流電圧の周波数を変更するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記印字率検出部によって検出された印字率が規定値より低い場合には、前記交流電源が出力する前記交流電圧の周波数を、前記印字率が前記規定値以上の場合の周波数より低くするように制御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９】
前記交流電圧の周波数が低く設定された場合、コート紙の使用、現像剤ライフ、もしくは画像形成装置周辺環境湿度の少なくとも一つを検出したとき、該検出結果により、前記制御部は、｜Ｖ0−Ｖｄｃ｜を高い値に変更する制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
ここで、Ｖ0は前記像担持体の帯電電圧、Ｖｄｃは前記直流電源の直流電圧を示す。
【請求項１０】
前記印字率検出部は、画像面積と画像データとに基づいて前記印字率を算出することを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記印字率検出部は、画像面積と画像データとに基づいて前記印字率を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記印字率検出部は、前記現像部の作動時間と画像データとに基づいて前記印字率を算出することを特徴とする請求項８または９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、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成において用いられる現像装置の改良した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成工程中現像工程では、乾式トナーを用いた現像が一般に行われる。トナーは現像装置内で帯電され、静電気力により像担持体に付着してトナー像を形成する。
【０００３】
しかして、トナーは粒径の異なる微粒子の集合体からなるが、現像においては、特定の粒度のトナーが優先消費されるという選択現像が行われる場合が少なくない。特に、交流電圧を印加して現像を行う現像工程では、選択現像が起こる場合が多い。
【０００４】
選択現像により現像装置中の現像剤の粒度分布が変化し、画質が変化することを防止するために、従来から選択現像に対する対策が研究されてきた。
【０００５】
特許文献１では、交番電界を形成する交流バイアス電圧の周波数を選択現像が起こらない値に設定することが提案されている。
【０００６】
特許文献２では、現像ローラ内の磁石の設計を工夫することにより、選択現像を防止している。
【０００７】
特許文献３では、非画像形成時に現像バイアスの直流電圧を変更して現像装置を作動させ、極性の反転したトナーを現像装置から像担持体に吐き出すことにより、選択現像による弊害を防止している。
【０００８】
また、特許文献４では、選択現像の防止ではないが、現像バイアス電圧のＡＣ成分の波高値を制御することにより転写不良を防止することが提案されている。即ち、ＡＣバイアスの波高値を現像剤の履歴で制御し、現像剤計時変化に伴う転写不良を防止し、現像剤の使用寿命を延ばすようにした現像装置である。この特許文献４では、低印字率の画像を現像する時に、現像剤滞留時間が増えてトナー劣化が推進された場合における対策にはならない。
【特許文献１】特開２００１−２４２６８８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４５１３６号公報
【特許文献３】特開２００４−３３３７０９号公報
【特許文献４】特開平１０−１４２９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、トナーとキャリアとから成る現像剤を使用する二成分現像方式において、現像時に使用されやすいトナーの粒径が決定してしまい、このトナー粒径より大粒径側、もしくは小粒径側のトナーが何時までも現像に使用されず、現像装置内に滞留し、トナー劣化が促進され、トナー飛散や画質劣化等の問題が生じている。
【００１０】
この現象は、特に印字率が低い画像の場合、更に顕著な現象となって現れる。また、現像装置内で現像剤が滞留、劣化する場合にも、大粒径側、もしくは小粒径側のトナーの劣化が大きい場合がある。
【００１１】
そして、前記に挙げた先行技術を含めた従来技術では、選択現像を防止し、選択現像による画質の変化を十分に防止することができないことが判明した。
【００１２】
たとえば、特許文献３では、画像工程の進行中に選択現像を防止するのではないために、トナーの吐き出しが実施されるまでは選択現像を伴った現像のもとに画像形成が行われ、画質の低下を十分に防止できない。
【００１３】
また、特許文献１，２のように選択現像が起きないような条件設定ないしは、装置構成とするものでは、設定又は装置構成を選択現像が起きないように調整することはきわめて困難であり、長期間の作動により選択現像による現像剤の変化及びそれによる画質の変化が避けられない。また、選択現像による画質の低下は装置構成や使用されるトナーの粒度分布のみに依存するのではなく、形成する画像の特性や環境にもよるために、条件の設定や装置構成の工夫では選択現像による画質の低下を十分に防止することができない。
【００１４】
さらに、特許文献４の技術は選択現像の防止ではないので、該技術によっては、選択現像の防止及び選択現像による画質の低下の防止をすることはできない。
【００１５】
本発明は、選択現像による画質の低下を十分に防止し、高い画質の画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的は下記の発明により達成される。
像担持体、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、
現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体並びに該現像剤担持体に直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加する直流電源及び交流電源を有し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部、
印字率を検出する印字率検出部、
前記交流電源を制御する制御部、を有し、
該制御部は、前記印字率検出部の検出結果に基づいて、前記交流電源の出力を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、選択現像が行われた場合に生ずる現像装置中のトナーの粒度分布の変化及びそれによるカブリ、ハーフトーン荒れ等の画質の低下やトナー飛散が良好に防止され、高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明は図示の実施の形態に限定されない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
最初に図１〜４を用いて、選択現像及び本発明の第１の実施の形態における選択現像の是正について説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の要部を示す断面図である。
【００２１】
図１において、矢印Ｗ１で示すように時計方向に回転する像担持体ＣＡに対して、像担持体ＣＡに対向して配置された現像剤担持体ＣＢが矢印Ｗ２で示すように反時計方向に回転し、現像剤担持体ＣＢ上に形成された現像剤層により現像が行われる。
【００２２】
現像剤層ＤＶの現像剤としては、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤又はキャリアを含まずトナーを主成分とする一成分現像剤が用いられる。高解像度であり、階調性に優れた画像を形成するには、小粒径トナーを用いた二成分現像剤が好ましく、特に、カラー画像の形成の場合、二成分現像剤が好ましい。
【００２３】
現像剤担持体ＣＢの内側には、マグネットロールＭＧが配置され、現像剤担持体ＣＢ上に現像剤を付着させるとともに、現像領域Ｇにおいて、磁気ブラシを形成する。
【００２４】
現像剤担持体ＣＢは現像領域Ｇにおいて、同方向に移動し、像担持体ＣＡの線速度に対する像担持体ＣＡの線速度の比を一定としても良いし、可変とし条件に応じて該比を制御することもできる。なお、図示の例では現像剤担持体ＣＢは現像領域Ｇにおいて、像担持体ＣＡに対してこれと同方向に移動するが、反対方向に移動してもよい。
【００２５】
現像剤担持体ＣＢ上の現像剤の量は規制部材ＤＢにより規制される。
【００２６】
現像剤担持体ＣＢには、電源Ｅ１、Ｅ２により現像バイアス電圧が印加される。電源Ｅ１は直流電源、電源Ｅ２は交流電源である。正規現像又は反転現像により現像を行うことが可能であり、正規現像においては、直流電源Ｅ１は潜像の極性と反対極性の現像バイアス電圧を印加する。また、反転現像においては、直流電源Ｅ１は潜像の極性と同極性の現像バイアス電圧を印加する。
【００２７】
交流電源Ｅ２は電圧値｛ピークツーピーク（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）｝０．８ｋＶ〜１．８ｋＶ、周波数５ｋＨｚ〜７ｋＨｚ程度の交流電圧を印加する。正弦波、矩形波、三角波等任意の波形の交流が用いられる。
【００２８】
なお、本明細書においては、現像バイアス電圧の交流成分の交流電圧Ｖａｃはピークツーピーク（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）電圧である。
【００２９】
図２は現像バイアス電圧の交流電圧Ｖａｃを種々変化させた場合における、トナーの粒度分布の変化を示すグラフである。
【００３０】
曲線ＬＡ０は、スタート時、即ち、現像によりトナーが消費される前の現像装置中のトナーの粒度分布曲線である。
【００３１】
曲線ＬＡ１〜ＬＡ５は表１に示すような交流バイアス電圧の印可して現像を行ったときに、像担持体ＣＡ上のトナー像を形成しているトナーの粒度分布曲線である。
【００３２】
表１の粒度分布は次の条件で現像を行った時に結果である。
【００３３】
【表１】
2006285201.tif 000003
【００３４】
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧の周波数ｆ：５ｋＨｚ
現像間隔：０．３ｍｍ
（像担持体ＣＡと現像剤担持体ＣＢ間の最短距離）
像担持体ＣＡと現像剤担持体ＣＢとの線速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２
（像担持体ＣＡの線速度＝Ｖｐ、現像剤担持体ＣＢの線速度＝Ｖｓ）
現像剤担持体ＣＢによる現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
図２から明らかなように、交流電圧Ｖａｃが高い程、粒径の小さなトナーが優先消費され、交流電圧Ｖａｃが低い程粒径の大きなトナーが優先消費される。
【００３５】
ニュートナーの粒度分布と現像に用いられたトナーの粒度分布とがずれていることから明らかなように、交番電界下で行われる現像においては、現像が進行するに従って、現像装置中のトナーの粒度分布が変化する。即ち、高い波項値の現像バイアスで現像を行う場合には、小粒径トナーが優先消費される結果、現像装置中のトナーには大粒径のトナーの割合が高くなり、低い波項値の現像バイアスで現像を行う場合には、大粒径のトナーが優先消費される結果、現像装置中のトナーには、小粒径のトナーの割合が高くなる。
【００３６】
理論的には、ニュートナーの粒度分布に現像において消費されるトナーの粒度分布が一致するように交流電圧の波高値を設定すれば、現像を続けた場合にも現像装置中のトナーの粒度分布は変化しないことになるが、実際上このような設定はきわめて困難であり、画像形成工程を続行する場合に、現像装置中のトナーの粒度分布が変化することが避けられない。
【００３７】
図３はトナーの帯電量分布を示すグラフである。
【００３８】
図３において、帯電量はトナー粒子１個１個が有する電荷量を示し、電荷量／粒子直径（Ｑ／Ｄ）で表している。単位はｆＣ／μｍである。
【００３９】
図４は帯電量分布を計測するときにトナー粒子のサンプリング範囲を示す図である。
【００４０】
曲線ＬＢ０はトナー全体の帯電量分布、曲線ＬＢ１は小粒径側２割の粒子の帯電量分布、曲線ＬＢ２は中央部６割の粒子の帯電量分布、曲線ＬＢ３は大粒径側２割の粒子の帯電量分布を示す。即ち、図４に示すＬＢ１Ｒ、ＬＢ２Ｒ、ＬＢ３Ｒで示す粒径範囲にある粒子の帯電量分布が、それぞれ図３の曲線ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３で示すものである。
【００４１】
図３の帯電量Ｑ／Ｄは負帯電トナーを用い、次の条件で現像を行い、５０００枚の画像を形成した段階において、帯電量を測定した結果である。
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧Ｖａｃ：１ｋＶ
交流周波数：５ｋＨｚ
現像間隔Ｄｓ：０．３ｍｍ
速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２
現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
印字率：１％
（全画像面積に占める濃度０を超える画像面積の割合）
図３から明らかなように、小粒径トナーほど帯電量が低い。帯電量Ｑ／Ｄの違いにより現像性が変わることは知られており、帯電量Ｑ／Ｄが低下すると、かぶりやトナー飛散の発生が起きやすくなり、また、ハーフトーン画像の荒れが目立つようになる。
【００４２】
以上説明した実験結果から、画像形成を重ねるに従って、トナーの粒度分布が変化し、この変化により、トナーの帯電量が変化することが分かる。そして、この帯電量変化により、画質に影響が出て画質の低下を起こす場合が生ずる。
【００４３】
このような傾向は、低印字率の画像を多く形成する場合に強くなる。即ち、低印字率の画像を多量に形成した場合、トナー補給量の少ない状態で画像形成が継続して行われる結果、選択現像により現像装置内のトナーの粒度分布に偏りが大きくなって、画質の低下を招く結果となる。
【００４４】
このような実験に基づいた知見から、本実施の形態においては、形成する画像の印字率を検出し、検出結果に基づいて現像バイアス中の交流電圧Ｖａｃを制御した。交流電圧Ｖａｃの変化により図２に示すように現像に用いられるトナーの粒度分布が変化するので、交流電圧Ｖａｃの制御により、現像装置中のトナーの粒度分布を制御することが可能となり、低印字率画像を形成することにより生ずる現像装置内のトナーの粒度分布の偏りを防止するが可能となる。
【００４５】
即ち、検出結果に基づいて、現像バイアス中の電圧Ｖａｃを制御している。この制御により、現像装置中のトナーの粒度分布の変動を抑制し、かぶり、ハーフトーン荒れ、トナー飛散等の望ましくない現象が十分に抑制される。
【００４６】
具体的には、印字率を検知し、印字率が低い場合には、交流電圧Ｖａｃを高い方に変更する制御が行われる。
【００４７】
直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加する現像における現像メカニズムにおいて、交流電圧中の現像に寄与する部分は、一方の極性の波であり、波高値、即ち、交流電圧Ｖａｃの２分の１の制御により現像性が制御される。従って、理論的には、波高値、１／２・Ｖａｃを制御することにより、選択現像を防止し、画質低下を防止することができるが、実際には、交流電圧Ｖａｃを制御することにより、選択現像を防止する画質制御が行われる。
【００４８】
ここに印字率とは、画像の面積Ｇｓの累積値∫Ｇｓに形成される濃度が０（ゼロ）でない画像の画像データの累積値∫Ｇｄの比∫Ｇｓ／∫Ｇｄ×１００パーセンテージであり、所定枚数の画像形成毎に計算される。
【００４９】
所定枚数とは、例えば、１００枚のように、予め一定数に決まられた枚数又は操作部もしくは外部から設定された１画像形成ジョブで形成する枚数であり、これらを組み合わせて所定枚数とすることもできる。
【００５０】
図５は第１の実施の形態に係る画像形成装置Ａ１の概略を示す図であり、図６は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置Ａ１の制御系のブロック図である。
【００５１】
感光体ドラム１は像担持体としてのドラム状の感光体であって、マイナス帯電する有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地された金属製のシリンダ状の基板上に塗布し、電荷輸送層を含めた感光体層として形成したもので、矢示方向に駆動回転される。
【００５２】
帯電装置２は回転する感光体ドラム１を所定の極性・電位に帯電処理するスコロトロン帯電からなる帯電装置で、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。
【００５３】
露光装置３はレーザ走査方式の露光装置であり、発光素子に半導体レーザ（ＬＤ）を用いており、露光装置３はレーザビームを出射して感光体ドラム１の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。帯電装置２と露光装置３とは潜像形成部を構成する。
【００５４】
現像部としての現像装置４は、感光体ドラム１に対向して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ４１上の現像剤により感光体ドラム１上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。接触或いは非接触による現像が、イメージ露光と反転現像との組み合わせで２成分現像剤を用いての現像が行われる。現像スリーブ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、現像スリーブ４１には電源Ｅ１による直流成分と電源Ｅ２による交流成分とが重畳された現像バイアス電圧によって現像が行われる。電源Ｅ１により感光体ドラム１の帯電極性と同極性の電圧を印加する反転現像が好ましい。
【００５５】
トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤を用いて現像を行う。トナーとしては、個数メディアン径が３〜８μｍの重合トナーが好ましく、特に５μｍ〜７μｍの重合トナーが好ましい。重合トナー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装置が可能となる。
【００５６】
キャリアとしては、個数メディアン径が３０〜６５μｍの磁性粒子からなるフェライトコアのキャリアが好ましい。
【００５７】
転写装置６はコロトロン、即ち、ワイヤ及びバックプレートで構成されるコロナ帯電器からなる転写装置であり、定電流制御された転写電流によって感光体ドラム１上のトナー像の転写紙上への転写を行う。
【００５８】
分離装置７はコロトロン帯電器からなる分離装置であり、ＡＣ成分とＤＣ成分との分離電流によって転写紙の感光体ドラム１からの分離を促している。
【００５９】
給紙部より給紙された記録材Ｐは、レジストローラ２１によって感光体ドラム１上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、転写ニップ部において転写装置６によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通過した記録材Ｐは、感光体ドラム１の面から分離装置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。
【００６０】
トナー像を担持する記録材Ｐは、定着装置２３により定着処理され、排紙ローラ２４によって機外の図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００６１】
一方、記録材Ｐへのトナー像の転写後の感光体ドラム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。本実施の形態においてはクリーニング装置８が備えるクリーニング部として、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ドラム１周面に摺接して清掃を行っている。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ドラム１周面は、帯電前露光（ＰＣＬ）部９によって照射がなされ、残留電位を低下した状態で次の画像形成サイクルへと移行する。
【００６２】
図６は第１の実施の形態に係る画像形成装置Ａ１の制御系のブロック図である。
【００６３】
システム制御部３０は画像形成装置全体を制御するものであり、画像処理部３１は原稿を読み取って得られた画像データ又は外部機器から受信した画像データに基づいて露光装置３を駆動する画像データを生成するものであり、現像制御部３２は前記に説明した画質制御を行う制御部及び印字率検出部としての現像制御部であり、操作部３３は種々の操作を行う部位であり、通信部３４はパーソナルコンピュータ、ファクシミリ等の外部機器と通信する通信部である。
【００６４】
交流電源Ｅ２は図５に示したように、現像スリーブ４１に現像バイアス電圧を印加する交流電源である。
【００６５】
記録材に画像を形成する画像形成工程においては、システム制御部３０は、帯電装置２、露光装置３、現像装置４及び転写装置６を所定のタイミングで起動／停止して記録材に画像を形成する。
【００６６】
複写画像形成工程中の画質制御工程、即ち、印字率に基づいて交流電源Ｅ２を制御し、交流電圧Ｖａｃを制御するためは、現像制御部３２は操作部３３においてオペレータにより設定された記録材のサイズ情報及び枚数情報から全画像面積を算出する。現像制御部３２は、また、画像処理部３１から画像データを入力して、画像データ量を算出する。画像が２値画像の場合には、画像データ量は黒画素ドット数の積算値であり、多値画像の場合は、画素値の積算量である。
【００６７】
現像制御部３２は所定枚数の画像形成毎に全画像面積に対する画像データ量のパーセンテージ∫Ｇｄ／∫Ｇｓ×１００を計算し、計算結果に基づいて、交流電源Ｅ２を制御し、交流電圧Ｖａｃを制御する。
【００６８】
なお、印字率の計算においては、画像の幅をサイズによらず一定とし、画像の長さ（図５における記録材Ｐの搬送方向の長さ）を積算した値を全画像面積∫Ｇｓとする等の近似計算により印字率を算出することも可能である。
【００６９】
更に、選択現像によるトナーの粒度分布の偏りがトナー消費率の低い場合に起こる現像であることに鑑み、トナー消費率、即ち、図５における現像スリーブ４１の回転量に対する画像データ量のパーセンテージを印字率として近似計算することにより、印字率を求めることができる。
【００７０】
外部から受信した画像データに基づいて画像形成を行うプリント画像形成工程においては、現像制御部３２は通信部３４から入手した記録画像のサイズ情報及び枚数情報に基づいて、全画像面積を算出し、１ジョブ中の画像データに基づいて画像データ量を算出するとともに、こられの算出結果から印字率を計算する。
【００７１】
計算した印字率に基づいて、現像制御部３２は交流電源Ｅ２を制御して交流電圧Ｖａｃを制御する。
【００７２】
交流電圧Ｖａｃの制御は、前記に説明したように印字率が低いときには、交流電圧Ｖａｃを高くする制御である。交流電圧Ｖａｃの制御の態様としては、印字率に対して交流電圧Ｖａｃを連続的に変化させてもよいし、段階的に対応させてもよい。体表的な制御の態様としては、印字率の閾値を設定し、閾値以上では標準の交流電圧Ｖａｃを印加し、閾値を下回ったときは、標準値よりも高い交流電圧Ｖａｃを印加するものがある。
【００７３】
このような交流バイアス電圧の制御により、選択現像が抑制されて常に高い画質が維持される。
【００７４】
低印字率の画像を形成した場合に生ずる画質の低下を防止するには、前記に説明した交流電圧Ｖａｃを変更する制御に加えて、感光体ドラム１の線速度Ｖｐと現像スリーブ４１の線速度Ｖｓの比Ｖｓ／Ｖｐを印字率に応じて制御することが好ましい。
【００７５】
即ち、印字率が低い場合に、比Ｖｓ／Ｖｐを低くする制御により、トナーの劣化が防止され、かぶり、ハーフトーン荒れ、トナー飛散等が防止される。
【００７６】
以上のように、第１の実施の形態においては、選択現像が行われた場合に生ずる現像部中のトナーの粒度分布の変化及びそれによるかぶり、ハーフトーン荒れ等の画質の低下やトナー飛散が良好に防止され、高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【００７７】
選択現像により現像部中のトナーの粒度分布が小粒径側にシフトし、画質の低下やトナー飛散が発生しやすくなるが、第１の実施の形態により、これらの望ましくない現象が十分に防止され高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【００７８】
第１の実施の形態により、選択現像により生ずる望ましくない現象が特に良好に防止される。
【００７９】
第１の実施の形態により、印字率を検出するための特別な装置を付加することなく、印字率を検出することができる。
【００８０】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。
【００８１】
［画像形成装置］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【００８２】
画像形成装置Ａ２は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋと、ベルト状の中間転写体１０６と給紙装置１２０及び定着装置１３０とからなる。
【００８３】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１０１Ｙの周囲に配置された帯電装置１０２Ｙ、露光装置１０３Ｙ、現像部としての現像装置１０４Ｙ及びクリーニング部１０５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１０１Ｍ、帯電装置１０２Ｍ、露光装置１０３Ｍ、現像部としての現像装置１０４Ｍ及びクリーニング部１０５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１０１Ｃ、帯電装置１０２Ｃ、露光装置１０３Ｃ、現像部としての現像装置１０４Ｃ及びクリーニング部５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１０１Ｋ、帯電装置１０２Ｋ、露光装置１０３Ｋ、現像部としての現像装置１０４Ｋ及びクリーニング部１０５Ｋを有する。
【００８４】
帯電装置１０２Ｙと露光装置１０３Ｙ、帯電装置１０２Ｍと露光装置１０３Ｍ、帯電装置１０２Ｃと露光装置１０３Ｃ及び帯電装置１０２Ｋと露光装置１０３Ｋとは、潜像形成部を構成する。
【００８５】
現像装置１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。
【００８６】
中間転写体１０６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００８７】
画像形成部１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体１０６上に一次転写部１０７Ｙ，１０７Ｍ，１０７Ｃ，１０７Ｋにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
【００８８】
給紙装置１２０の給紙カセット１２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙部（第１給紙部）１２２により給紙され、給紙ローラ１２３，１２４，１２５，１２６、レジストローラ（第２給紙部）１２７等を経て、二次転写部１０９に搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される。
【００８９】
カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置１３０により記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着された後、排紙ローラ１２８に挟持されて機外の排紙トレイ１２９上に載置される。
【００９０】
一方、二次転写部１０９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを分離した中間転写体１０６は、中間転写体クリーニング部１０８により残留トナーが除去される。
【００９１】
なお、画像形成装置Ａ２の説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００９２】
［現像装置の構成］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る現像装置１０４の断面図である。図９は本発明の第２の実施の形態に係る現像装置１０４の下部機構の平面図である。以下、感光体ドラム１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋを感光体ドラム１０１と称し、帯電装置１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋを帯電装置１０２と称し、露光装置１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋを露光装置１０３と称し、現像装置１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋを現像装置１０４と称す。
【００９３】
現像装置１０４は、現像装置本体１４０、現像ローラ１４１、現像剤量規制部材１４２、現像剤供給部材（以下、供給スクリューと称す）１４３、現像剤攪拌部材（以下、攪拌スクリューと称す）１４４等から構成されている。現像ローラ１４１は現像剤担持体１４１Ａと磁界発生部１４１Ｂとから構成されている。
【００９４】
現像剤担持体１４１Ａと供給スクリュー１４３との対向近接点において、現像剤担持体１４１Ａは下方から上方に回動し、供給スクリュー１４３は上方から下方に回動し、現像剤量規制部材１４２は磁界発生部１４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の近傍に配置されている。
【００９５】
現像装置本体１４０は、供給スクリュー１４３を収容する現像剤供給室４０１と、攪拌スクリュー１４４を収容する現像剤攪拌室４０２とから成る。現像剤供給室４０１と現像剤攪拌室４０２とは、現像装置本体１４０の底部から直立した仕切部材１４５を挟んで両側に形成されている。
【００９６】
現像剤担持体１４１Ａと磁界発生部１４１Ｂとから成る現像ローラ１４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１０１に対向して配置され、回転可能に支持されている。現像剤担持体１４１Ａには、現像バイアスとして交流電源Ｅ３による交流電圧と、直流電源Ｅ４による直流電圧とが重畳される。
【００９７】
交流電源Ｅ３は電圧値｛ピークツーピーク（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）｝０．８ｋＶ〜１．８ｋＶ、周波数５ｋＨｚ〜７ｋＨｚ程度の交流電圧を印加する。正弦波、矩形波、三角波等任意の波形の交流が用いられる。
【００９８】
なお、本明細書においては、現像バイアス電圧の交流成分の交流電圧Ｖａｃはピークツーピーク電圧である。
【００９９】
図８に示すように、現像剤担持体１４１Ａと供給スクリュー１４３との対向近接点において、現像剤担持体１４１Ａは下方から上方に回動し、供給スクリュー１４３は上方から下方に回動する。
【０１００】
磁界発生部１４１Ｂは、現像剤担持体１４１Ａの内方に配置され、７極の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を有する。磁極Ｎ１は主磁極、磁極Ｓ１は剥取磁極、磁極Ｓ２は汲上磁極である。
【０１０１】
磁界発生部１４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｓ１，Ｓ２は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｓ１は、現像剤担持体１４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取る。現像剤受け入れ用の汲上磁極Ｓ２は、供給スクリュー１４３により供給された現像剤を汲み上げて現像剤担持体１４１Ａ上に付着させる。
【０１０２】
［現像剤の循環搬送］
（１）  現像剤攪拌室４０２の上流側において、現像剤供給室４０１から還流される現像剤と、トナー補給部１４７から補給される新規トナーとが搬入され、攪拌スクリュー１４４により攪拌、混合される。
【０１０３】
（２）  混合された現像剤は、現像剤攪拌室４０２の下流側の第１開口部４０３を通過して搬送され、現像剤供給室４０１の上流側に導入される。現像剤供給室４０１内において、現像剤は供給スクリュー１４３により現像剤移動方向に搬送される。
【０１０４】
（３）  供給スクリュー１４３は回転軸方向に現像剤を搬送しつつ現像剤を現像ローラ１４１に放出する。
【０１０５】
（４）  現像ローラ１４１上の現像剤は、感光体ドラム１０１と対向する現像剤領域において現像処理される。現像処理後にトナー濃度が低下した現像剤は、剥取磁極Ｓ１により、現像ローラ１４１から剥ぎ取られる。
【０１０６】
（５）  剥ぎ取られた現像剤は現像剤供給室４０１内に搬入される。
【０１０７】
（６）  現像剤供給室４０１内に搬送された現像剤は、供給スクリュー１４３によって搬送され、第２開口部４０４を通過して、現像剤攪拌室４０２の上流側に導入される。
【０１０８】
（７）  現像剤攪拌室４０２において、図示しないトナー濃度センサのトナー濃度検知信号によりトナー補給部１４７によるトナー補給が行われる。
【０１０９】
［現像剤］
現像剤は、磁性キャリアと非磁性重合トナーとから成る二成分現像剤である。磁性キャリアの１キロエルステッド中の磁化量は２０〜７０ｅｍｕ／ｇの範囲にあり、磁性キャリアの粒径は５０μｍ以下である。非磁性重合トナーの粒径は７．５μｍ以下である。
【０１１０】
［現像剤担持体の交流電源の周波数制御］
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置制御系のブロック図である。
【０１１１】
画像形成装置Ａ２は、システム制御部１５０、操作部１５１、画像処理部１５２、現像制御部１５３、印字率検出部１５４、通信部１５５等を有する。
【０１１２】
システム制御部１５０は画像形成装置Ａ２の全体を制御する。即ち、記録紙Ｐに画像を形成する画像形成工程においては、システム制御部１５０は、帯電装置１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、一次転写部１０７、二次転写部１０９、給紙装置１２０等を所定のタイミングで起動／停止して記録紙Ｐに画像を形成する。
【０１１３】
操作部１５１は画像形成データを設定、入力する。画像処理部１５２は原稿を読み取って得られた画像データ又は外部機器から受信した画像データに基づいて露光装置１０３を駆動する画像データを生成する。
【０１１４】
現像制御部１５３は印字率検出部１５４の検出結果に基づいて、現像装置１０４の現像バイアス電圧を印加する交流電源Ｅ３が出力する交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを変更するように制御する。
【０１１５】
また、現像制御部１５３は、印字率検出部１５４によって検出された印字率が規定値より低い場合には、交流電源Ｅ３が出力する交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを低くするように制御する。
【０１１６】
交流電圧の周波数ｆが低く設定された場合、コート紙の使用、現像剤ライフ、画像形成装置周辺環境湿度の少なくとも一つを検出したとき、その検出値により、現像制御部１５３は、Ｖ0−Ｖｄｃを高い値に変更する制御を行う。ここで、Ｖ0は感光体ドラム１０１の帯電電圧、Ｖｄｃは直流電源Ｅ４の直流電圧を示す。
【０１１７】
印字率検出部１５４は、画像面積と画像データとに基づいて印字率を算出する。また、印字率検出部１５４は、現像装置１０４の作動時間と画像データとに基づいて印字率を算出する。
【０１１８】
複写画像形成工程中の画質制御工程、即ち、印字率に基づいて交流電源Ｅ３を制御し、交流周波数Ｆを制御するためには、現像制御部１５３は操作部１５１においてオペレータにより設定された記録紙Ｐのサイズ情報及び枚数情報から全画像面積を算出する。現像制御部１５３は、また、画像処理部１５２から画像データを入力して、画像データ量を算出する。画像が２値画像の場合には、画像データ量は黒画素ドット数の積算値であり、多値画像の場合は、画素値の積算量である。
【０１１９】
現像制御部１５３は所定枚数の画像形成毎に全画像面積∫Ｇｓに対する画像データ量∫Ｇｄのパーセンテージ（∫Ｇｄ／∫Ｇｓ）×１００を計算し、計算結果に基づいて、交流電源Ｅ３を制御し、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを制御する。
【０１２０】
なお、印字率の計算においては、画像の幅をサイズによらず一定とし、画像の長さ（図７における記録紙Ｐの搬送方向の長さ）を積算した値を全画像面積∫Ｇｓとする等の近似計算により印字率を算出することも可能である。
【０１２１】
更に、選択現像によるトナーの粒度分布の偏りがトナー消費率の低い場合に起こる現像であることに鑑み、トナー消費率、即ち、図８における現像剤担持体１４１Ａの回転量に対する画像データ量のパーセンテージを印字率として近似計算することにより、印字率を求めることができる。なお、現像剤担持体１４１Ａの回転量は、現像装置１０４の作動時間に相当する。
【０１２２】
外部から受信した画像データに基づいて画像形成を行うプリント画像形成工程においては、現像制御部１５３は通信部１５５から入手した記録画像のサイズ情報及び枚数情報に基づいて、全画像面積を算出し、１ジョブ中の画像データに基づいて画像データ量を算出するとともに、こられの算出結果から印字率を計算する。
【０１２３】
計算した印字率に基づいて、現像制御部１５３は交流電源Ｅ３を制御して交流電圧Ｖａｃの周波数を可変に制御する。
【０１２４】
交流電圧Ｖａｃの周波数制御は、印字率が低いときには、交流電圧Ｖａｃの周波数を低い値に変更する制御を行う。交流電圧Ｖａｃの周波数制御の態様としては、印字率に対して交流電圧Ｖａｃの周波数を連続的に変化させてもよいし、段階的に対応させてもよい。体表的な制御の態様としては、印字率の閾値を設定し、閾値以上では標準の交流電圧Ｖａｃの周波数に設定し、閾値を下回ったときは、標準値よりも低い交流電圧Ｖａｃの周波数に設定する。
【０１２５】
このような交流バイアス電圧の周波数制御により、選択現像が抑制されて常に高い画質が維持される。
【０１２６】
現像バイアス電圧の交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを常時低く設定した場合、現像かぶり防止対策が必要となる事がある。それを常時かぶりマージンの増加で対応した場合、キャリア付着が増え、現像剤量減少にもつながる。
【０１２７】
かぶりマージンについて、図１１を用いて説明する。
【０１２８】
図１１は、かぶりマージンを説明する図であり、感光体ドラム１０１の表面電位を示す。図において、Ｖ０は感光体ドラム１０１の帯電電位、即ち、帯電装置１０２により帯電された未露光の感光体ドラム１０１の表面電位、Ｖｄｃは現像バイアスの直流成分の電位、ＶＬは最大露光部電位、即ち、帯電装置１０２により帯電され、露光装置１０３により最強強度の露光を受けた感光体ドラム１０１の表面電位である。
【０１２９】
現像において、トナーはＶｄｃ−ＶＬの画像形成範囲の電位部に付着して像を形成する。Ｖ０−Ｖｄｃはトナーが付着しない電位の範囲であり、かぶりマージンと称される。
【０１３０】
理論的には、かぶりマージンの範囲の電位部にはトナーは付着しないが、静電気力以外の力の作用や、逆帯電トナーが存在する場合に、かぶりマージンの範囲の電位にある感光体ドラム１０１の部分にもトナーが付着してかぶりが発生する。
【０１３１】
かぶりマージンＶ０−Ｖｄｃを狭くすると、かぶりが発生しやすくなり、かぶりマージンＶ０−Ｖｄｃが広くなると、かぶりが発生しにくくなる。
【０１３２】
また、現像バイアス電圧の交流電圧Ｖａｃの周波数ｆが低い場合、写真画像等のべた画像に対して画像ムラが発生する。
【０１３３】
以上のように、第２の実施の形態においては、印字率の異なる画像を選択現像が行われた場合に生ずる現像部中のトナーの粒度分布の変化及びそれによる現像かぶり、ハーフトーン荒れ等の画質の低下やトナー飛散が良好に防止され、高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【０１３４】
選択現像により現像部中のトナーの粒度分布が小粒径側にシフトし、画質の低下やトナー飛散が発生しやすくなるが、第２の実施の形態により、これらの望ましくない現象が十分に防止され高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【０１３５】
第２の実施の形態により、選択現像により生ずる望ましくない現象が特に良好に防止される。
【０１３６】
第２の実施の形態により、印字率を検出するための特別な装置を付加することなく、印字率を検出することができる。
【実施例】
【０１３７】
以下、前記第１の実施の形態の具体的な実施例を、実施例１乃至３に例示する。
【０１３８】
また、前記第２の実施の形態の具体的な実施例を、実施例４，５に例示する。
【０１３９】
＜実施例１＞
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧Ｖａｃ：印字率２％以上で１．０ｋＶ（ｐｐ）
印字率２％未満で１．５ｋＶ（ｐｐ）
交流周波数：５ｋＨｚ
現像間隔Ｄｓ：０．３ｍｍ（像担持体と現像剤担持体間の最短距離）
速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２（像担持体の線速度Ｖｐと現像剤担持体の線速度比Ｖｓとの比、像担持体と現像剤担持体とは同方向に移動）
現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
比較例１では、印字率に関係なく交流電圧Ｖａｃ（ｐｐ）を１．０ｋＶ、一定に設定した他は実施例１と同一条件で画像を形成した。
【０１４０】
印字率１％の画像を５０００枚形成した段階における画質評価の結果は表２に示すとおりである。印字率の閾値を２％としたので、実施例１では、Ｖａｃ＝１．５ｋＶ、比較例ではＶａｃ＝１．０ｋＶを印加した。
【０１４１】
【表２】
2006285201.tif 000004
【０１４２】
表２において○は画質低下がほとんど無く、画質が十分に良好、△は画質低下発生、×は顕著な画質低下発生をそれぞれ示す。
【０１４３】
＜実施例２，３＞
表３に示す条件を設定し、印字率１％の画像を１００００枚形成した段階で画質を評価した。
【０１４４】
【表３】
2006285201.tif 000005
【０１４５】
画質の評価結果を表４に示す。表３中、Ｈは印字率２％以上の場合、Ｌは印字率２％未満の場合をそれぞれ示す。
【０１４６】
【表４】
2006285201.tif 000006
【０１４７】
表４において○は画質低下がほとんど無く、画質が十分に良好であること、□は若干の画質低下が発生したが、許容範囲であること、×は顕著な画質低下発生をそれぞれ示す。なお、−は濃度低下が著しく、他の項目の評価の価値がないために、評価しなかったことを示す。
【０１４８】
＜実施例４＞
本実施例では、低カバレッジ（低印字率）時に限り周波数ｆを低く設定する事によりキャリア付着によるキャリア量減少を防止するものである。即ち、低カバレッジ時では、ムラが目立ちにくい。また、低カバレッジ時に特に多く印字されるのは文字であり、文字の場合、ムラは問題とならない。
【０１４９】
【表５】
2006285201.tif 000007
【０１５０】
表５は低カバレッジ時の交流電圧の周波数制御を示す。
【０１５１】
印字率２％以上では周波数ｆを５ｋＨｚに設定されている。印字率２％未満の低カバレッジでは周波数ｆを３ｋＨｚに切り換え制御する。
【０１５２】
図１２は粒度径分布の変化を示す特性図である。
【０１５３】
Ｌ１は、スタート時、即ち、現像によりトナーが消費される前の現像装置中のトナーの粒度分布曲線である。Ｌ２、Ｌ３は表５に示すような交流バイアス電圧の印可して現像を行ったときに、感光体ドラム１０１のトナー像を形成しているトナーの粒度分布曲線である。Ｌ２は周波数ｆが５ｋＨｚの場合の現像装置中のトナーの粒度分布曲線である。Ｌ３は周波数ｆが３ｋＨｚの場合の現像装置中のトナーの粒度分布曲線である。
【０１５４】
図１２は、次の条件で現像を行った場合の結果である。
【０１５５】
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧Ｖａｃ：１．０ｋＶｐ−ｐ
交流電圧の周波数ｆ：５ｋＨｚ、３ｋＨｚ
現像領域の間隔（感光体ドラム１０１、現像剤担持体１４１Ａ間の最短距離）Ｄｓ：０．３ｍｍ
感光体ドラム１０１と現像剤担持体１４１Ａとの線速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２
（感光体ドラム１０１の線速度＝Ｖｐ、現像剤担持体１４１Ａの線速度＝Ｖｓ）
現像剤担持体１４１Ａによる現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
図１２から明らかなように、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆが高い程（５ｋＨｚ）、粒径の大きなトナーが優先消費され、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆが低い程（３ｋＨｚ）、粒径の小さなトナーが優先消費される。
【０１５６】
ニュートナーの粒度分布と、現像に用いられたトナーの粒度分布とがずれていることから明らかなように、交番電界下で行われる現像においては、現像が進行するに従って、現像装置１０４中のトナーの粒度分布が変化する。即ち、高い周波数の現像バイアスで現像を行う場合には、小粒径トナーが優先消費される結果、現像装置１０４中のトナーには小粒径のトナーの割合が高くなり、低い周波数の現像バイアスで現像を行う場合には、小粒径のトナーが優先消費される結果、現像装置１０４中のトナーには、大粒径のトナーの割合が高くなる。
【０１５７】
理論的には、ニュートナーの粒度分布に現像において消費されるトナーの粒度分布が一致するように交流電圧Ｖａｃの周波数を設定すれば、現像を続けた場合にも現像装置１０４中のトナーの粒度分布は変化しないことになるが、実際上このような設定はきわめて困難であり、画像形成工程を続行する場合に、現像装置１０４中のトナーの粒度分布が変化することが避けられない。
【０１５８】
【表６】
2006285201.tif 000008
【０１５９】
表６は、低カバレッジ時の交流電圧Ｖａｃの周波数制御有無の性能比較を示す。
【０１６０】
表６において○は画質低下がほとんど無く、画質が十分に良好、△は画質低下発生、×は顕著な画質低下発生をそれぞれ示す。
【０１６１】
低カバレッジ時に周波数制御を行い、周波数を３ｋＨｚに変更する事により、ハーフトーン荒れ、現像かぶりが低減し、特に、トナー飛散が著しく改善される。
【０１６２】
図１３はトナーの帯電量分布を示す特性図である。
【０１６３】
図１３において、帯電量はトナー粒子１個１個が有する電荷量を示し、電荷量／粒子直径（Ｑ／Ｄ）で表している。単位はｆＣ／μｍである。
【０１６４】
Ｌ４はトナー全体の帯電量分布、曲線Ｌ５は小粒径側２割の粒子の帯電量分布曲線、Ｌ６は標準６割の粒子の帯電量分布曲線、Ｌ７は大粒径側２割の粒子の帯電量分布曲線を示す。
【０１６５】
図１４は帯電量分布を計測するときのトナー粒子のサンプリング範囲を示す特性図である。図１４に示すＬ５、Ｌ６、Ｌ７で示す粒径範囲にある粒子の帯電量分布が、それぞれ図１３の帯電量分布曲線Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７で示すものである。
【０１６６】
図６の帯電量Ｑ／Ｄは負帯電トナーを用い、次の条件で現像を行い、５０００枚の画像を形成した段階において、帯電量を測定した結果である。
【０１６７】
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧Ｖａｃ：１ｋＶ
交流周波数：５ｋＨｚ
現像領域の間隔Ｄｓ：０．３ｍｍ
速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２
現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
印字率（全画像面積に占める濃度０を超える画像面積の割合）：１％
図１３から明らかなように、小粒径トナーほど帯電量が低い。帯電量Ｑ／Ｄの違いにより現像性が変わることは知られており、帯電量Ｑ／Ｄが低下すると、現像かぶりやトナー飛散の発生が起きやすくなり、また、ハーフトーン画像の荒れが目立つようになる。
【０１６８】
以上説明した実験結果から、画像形成を重ねるに従って、トナーの粒度分布が変化し、この変化により、トナーの帯電量が変化することが分かる。そして、この帯電量変化により、画質に影響が出て画質の低下を起こす場合が生ずる。
【０１６９】
このような傾向は、低印字率の画像を多く形成する場合に強くなる。即ち、低印字率の画像を多量に形成した場合、トナー補給量の少ない状態で画像形成が継続して行われる結果、選択現像により現像装置内のトナーの粒度分布に偏りが大きくなって、画質の低下を招く結果となる。
【０１７０】
このような実験に基づいた知見から、本実施の形態においては、形成する画像の印字率を検出し、検出結果に基づいて現像バイアス中の交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを制御した。交流電圧Ｖａｃの周波数ｆの変化により図１２に示すように現像に用いられるトナーの粒度分布が変化するので、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを制御する事により、現像装置１０４中のトナーの粒度分布を制御することが可能となり、低印字率画像を形成することにより生ずる現像装置内のトナーの粒度分布の偏りを防止するが可能となる。
【０１７１】
即ち、検出結果に基づいて、現像バイアス中の電圧Ｖａｃの周波数ｆを制御している。この制御により、現像装置内のトナーの粒度分布の変動を抑制し、現像かぶり、ハーフトーン荒れ、トナー飛散等の望ましくない現象が十分に抑制される。
【０１７２】
具体的には、印字率を検知し、印字率が低い場合には、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを低い方に変更する制御が行われる。
【０１７３】
ここに印字率とは、画像面積Ｇｓの累積値である全画像面積∫Ｇｓに形成される濃度が０（ゼロ）でない画像の画像データ量Ｇｄの累積値である全画像データ量∫Ｇｄの比∫Ｇｓ／∫Ｇｄ×１００パーセンテージであり、所定枚数の画像形成毎に計算される。
【０１７４】
所定枚数とは、例えば、１００枚のように、予め一定数に決まられた枚数又は操作部もしくは外部から設定された１画像形成ジョブで形成する枚数であり、これらを組み合わせて所定枚数とすることもできる。
【０１７５】
＜実施例５＞
現像条件を以下に示す。
【０１７６】
印字率：１％
交流電圧Ｖａｃの周波数ｆ：３ｋＨｚ
直流電圧Ｖｄｃ：−５００Ｖ
交流電圧Ｖａｃ：１．０ｋＶｐ−ｐ
現像領域の間隔（感光体ドラム１０１、現像剤担持体１４１Ａ間の最短距離）Ｄｓ：０．３ｍｍ
感光体ドラム１０１と現像剤担持体１４１Ａとの線速度比Ｖｓ／Ｖｐ：２
（感光体ドラム１０１の線速度＝Ｖｐ、現像剤担持体１４１Ａの線速度＝Ｖｓ）
現像剤担持体１４１Ａによる現像剤搬送量Ｍ：２００〜２４０ｇ／ｍ2
【０１７７】
【表７】
2006285201.tif 000009
【０１７８】
表７は低カバレッジ時のかぶりマージン制御有無の性能比較を示す。なお、表中のいずれの例も周波数制御は行っており、本発明の範囲内である。
【０１７９】
表７（１）は、周辺環境湿度とかぶりマージン制御との関係を示すものである。
【０１８０】
周辺環境湿度ＲＨを、５０％以下、５０％超で６０％以下、６０％超の３段階に可変設定した。普通紙上の現像かぶりは、普通紙上の白地濃度とかぶり濃度との相対反射濃度で測定した。
【０１８１】
かぶりマージン制御有りの場合には、上記の周辺環境湿度ＲＨにおいて、普通紙上の現像かぶりが０〜０．００３内の微小範囲内である。
【０１８２】
かぶりマージン制御無しの場合には、上記の周辺環境湿度ＲＨにおいて、普通紙上の現像かぶりが、５０ＲＨ％以下の低湿度では問題無いが、５０％超で６０％以下の常湿、又は６０％超の高湿の環境下では０．００４〜０．００６内の範囲内に増大する。
【０１８３】
表７（２）は、周辺環境湿度を５０％以下に固定し、普通紙とコート紙の一例である光沢紙との２種類の記録紙と、かぶりマージン制御との関係を示すものである。
【０１８４】
かぶりマージン制御有りの場合には、上記の周辺環境湿度ＲＨにおいて、普通紙上の現像かぶりが０であり、光沢紙上の現像かぶりが０．００２内の微小範囲内であり、何れも良好な結果が得られる。
【０１８５】
かぶりマージン制御無しの場合には、上記の周辺環境湿度ＲＨにおいて、普通紙上の現像かぶりが０であるが、光沢紙上の現像かぶりは０．００５に増大する。
【０１８６】
本例では、コート紙使用時、もしくは、周辺湿度が高い場合に、かぶりマージンを高く設定し、かぶりを減少させている。以上のように、かぶりマージン制御は、環境（周辺湿度等）、紙種に応じて制御する事が好ましい。
【０１８７】
本実施例に示すように、周波数制御に加えて、かぶりマージン制御を行う事により、現像かぶりも抑え、さらなる高画質化が可能となる。
【０１８８】
また、現像剤ライフによって、帯電量が低下し、かぶりが発生しやすくなる事がかんがえられる。現像剤ライフとは、現像剤を画像形成装置にて使用する時間に相当する。この時間は、現像器交換もしくは現像剤交換の後（初めて使用する場合も含む）からのプリント、コピー枚数より検出する。または、現像器交換もしくは現像器交換の後（初めて使用する場合も含む）からの現像ローラ走行距離、回転時間の積算値により検出する。
【０１８９】
よって、現像剤ライフに応じて、このかぶりマージン制御を行う事で、さらにかぶりを防止する事が可能となる。
【０１９０】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定される事なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の要部を示す断面図である。
【図２】現像バイアス電圧の交流電圧Ｖａｃを種々変化させた場合におけるトナーの粒度分布を示すグラフである。
【図３】トナーの帯電量を示すグラフである。
【図４】帯電量分布を計測するときにトナー粒子のサンプリング範囲を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の制御系のブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の下部機構の平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置制御系のブロック図である。
【図１１】かぶりマージンを説明する図である。
【図１２】粒度径分布の変化を示す特性図である。
【図１３】トナーの帯電量分布を示す特性図である。
【図１４】帯電量分布を計測するときのトナー粒子のサンプリング範囲を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１９２】
１，１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ  感光体ドラム（像担持体）
２，１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ  帯電装置
３，１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋ  露光装置
４，１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ  現像装置
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ  画像形成部
Ｅ１，Ｅ４  直流電源
Ｅ２，Ｅ３  交流電源
４１，１４１Ａ  現像スリーブ（現像剤担持体）
３１，１５２  現像処理部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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