(57)【要約】【課題】現像剤の組成や本体構成を変更せずに、選択現像によるガサツキや、濃度低下、カブリ等を防ぎ、像担持体の寿命を縮めることなく、良好な画像を形成することが可能な現像装置を提供する。【解決手段】非画像形成時において、現像回転体４１に印加する直流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して像担持体との対向部へ搬送する現像回転体であって前記像担持体上に形成された静電像を現像する際に現像バイアスが印加される現像回転体と、を有する現像装置において、
非画像形成時において、前記現像回転体に印加する直流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して像担持体との対向部へ搬送する現像回転体であって前記像担持体上に形成された静電像を現像する際に現像バイアスが印加される現像回転体と、を有する現像装置において、
非画像形成時において、前記現像回転体に印加する交流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
非画像形成時において前記現像回転体に印加する交流電圧のうち振幅又は周波数又は一周期における最大電圧を印加する時間と最小電圧を印加する時間との比を通常画像形成時から変更して、極性が反転したトナーを吐き出し可能に構成したことを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記像担持体に形成された静電像の帯電極性は現像剤の正規の帯電極性と異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの現像装置。
【請求項５】
前記極性が反転した現像剤を吐き出す際、前記像担持体に対し画像露光を行わないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤は一成分磁性トナーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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おいて、像担持体上に形成された潜像を現像するのに使用する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、図１に示した構成の画像形成装置が一般化されており、この画像形成装置は、電子写真プロセスを利用した複写機或はレーザビームプリンタである。以下、図１に示す画像形成装置の構成及び動作について、簡単に説明する。
【０００３】
装置本体内部には、像担持体としての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、アモルファスシリコン感光体を使用しており、その中心部分１０１から表層１０３までの部分断面図を図２に示す。中心部の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、光導電性を示す光導電層１０２であり、該光導電層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】
この感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に、所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動され、その表面にて後述の通常画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。
【０００５】
感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向の回転過程においてコロナ放電器等の帯電器２により、所定の極性、所定の表面電位に帯電処理され、次いで、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部３による画像露光Ｌを受け取ることにより目的の画像に対応した静電潜像（静電像、潜像）が形成される。
【０００６】
ここで、この静電潜像を現像するために設けられた、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）について固定的に配置された現像装置（現像器）４について図３を用いて説明する。尚、図３（ａ）は、現像器４を上から見た図であり、図３（ｂ）は、正面から見た断面図である。
【０００７】
現像容器４０は、現像剤としてトナー４５を収容し、装置の長手方向（図１の紙面に直角方向）に延在する開口部を有し、その開口部に現像剤担持体としての現像回転体（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、開口部の図で見て左略半周面を容器４０内に突入し、右略半周面を容器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。
【０００８】
現像スリーブ４１と感光ドラム１との間には突き当てコロ４６により僅かな微小間隙：Ｓ−Ｄｇａｐ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Ｒ４方向に回転駆動される。
【０００９】
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、本実施例では、マグネット４２は、永久磁石にて構成されている。このマグネット４２は、現像スリーブ４１の回転に拘らず、固定的な磁界を発生できるように、現像スリーブ４１内に非回転に配置されている。
【００１０】
現像容器４０内の現像スリーブ４１の近傍には、現像剤規制部材として現像容器４０開口部に固定端を支持され対向する自由端を現像スリーブ４１に近接させた板状の磁性ブレード４３が設けられ、この磁性ブレード４３に、マグネット４２の磁極のひとつが略対向するように配置されている。
【００１１】
攪拌部材４４により現像スリーブ４１上に担持された現像剤である磁性トナー４５は、その後現像スリーブ４１の回転に伴い、磁性ブレード４３の現像スリーブ４１対向部に搬送される。そして、磁性ブレード４３と現像スリーブ４１の間隙に形成された磁気的な規制：Ｓ−Ｂｇａｐにより層厚を規制されて、現像スリーブ４１上に薄層に形成された後、規制部：Ｓ−Ｂｇａｐを抜け出して感光ドラム１と微小間隙：Ｓ−Ｄｇａｐを開けて対向した現像領域へと搬送される、所謂ジャンピング現像が行われる。
【００１２】
現像領域において現像スリーブ４１と感光ドラム１との間に、現像バイアス印加装置４７より現像バイアスとして直流に交流を重畳した交互電圧を印加することにより、現像スリーブ４１上に担持されたトナー４５が感光ドラム１上の静電潜像に対向して転移、付着して、静電潜像を現像剤像（トナー像）として可視化、現像する。
【００１３】
ここで、現像容器４０に収容されている現像剤である磁性トナー４５は、体積平均粒径９μｍで、磁性ブレード４３と現像スリーブ４１の表面との間で摩擦帯電され、マイナス極性の帯電量（−３〜−４０μＣ／ｇ）を有している。
【００１４】
この現像器４により、上記に説明したように感光ドラム１に形成された静電潜像が現像される。ここで、現像器４の現像動作も含め、図１に示した画像形成装置による画像形成工程について説明する。
【００１５】
先ず感光ドラム１の表面を、帯電工程にて、一次帯電器２によりドラム表面電位Ｖｄ＝＋４００Ｖに一様に帯電する。次いで、潜像形成工程にて、波長６８０μｍの半導体レーザの露光部３により６００ｄｐｉでＰＷＭによる露光Ｌを行い、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。この時のレーザパワーは静電潜像がＶｌ＝＋５０Ｖになるように設定している。
【００１６】
続いて、現像工程にて、上記に説明したＳ−Ｂｇａｐ：２５０μｍ、Ｓ−Ｄｇａｐ：２５０μｍとした現像器４により現像を行い、現像剤像（トナー像）として可視化する。
【００１７】
次いで、給紙カセット８から給紙ローラ９によって転写材Ｐが、１枚宛分離搬送されて、レジストローラ対１０、転写ガイド１１を経て、転写装置５（コロナ帯電器）で形成される転写部へと所定のタイミングで給送される。
【００１８】
この時、転写装置５には、転写工程の前の動作として、０Ｖあるいトナーの帯電極性と同じバイアス（本実施例ではマイナス）がバイアス電源から印加されている。尚、この時印加されているバイアスは転写工程におけるものと逆極性である。
【００１９】
所定のタイミングで給送されてきた転写材Ｐ上には、転写工程にてトナー像を転写する際にバイアス電源により、トナー帯電極性（本例ではマイナス）と逆極性（プラス）の転写バイアスが転写装置５に印加される。
【００２０】
上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、転写部に次々と送られてくる後続の転写材Ｐに転写されていく。
【００２１】
感光ドラム１上のトナー像が転写された転写材Ｐは、搬送ガイド１２を経て定着器６へ導入され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとにより、定着工程にて加熱・加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的なカラー画像形成物として出力される。
【００２２】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、クリーニング装置７によって清掃される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３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器にて行われている、このジャンピング現像の本質的な問題として、“選択現像”と呼ばれる現象によるトナー粒度分布の粗紛化が挙げられる。
【００２４】
この“選択現像”とは、トナーが電気力によって現像されるため、それぞれのトナーに働く電界が等しい場合、より摩擦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、即ち重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。
【００２５】
よって、現像を繰り返す度に粒径の大きいトナーが現像器内に取り残され、粗紛化という問題が発生する。
【００２６】
粗紛化の画像上へ直接的弊害は、まず耐久後の画像が初期に比べてガサついてしまうことである。又、粗紛化されたトナーは極性が反転しやすく、補給された新たな正規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、更にトナーの極性が反転することで、本来現像すべきでない白紙部（白画像部）にカブリと呼ばれる画像不良を引き起こしやすい。しかも、粗紛化されているために通常のカブリ画像よりも顕在化されやすく、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。
【００２７】
又、トナー帯電量と感光ドラム表面電位との極性が異なる場合、レーザ露光以前のアナログ複写機と同様に正規現像、反転（バックグラウンド）露光となる。この場合、非画像形成部は常に露光出力する状態となり、昨今の反転現像、正規（イメージ）露光の場合に対し感光ドラムの寿命が極端に短いことが弊害に挙げられる。
【００２８】
従って、本発明の目的は、現像剤の組成や本体構成を変更せずに、選択現像によるガサツキや、濃度低下、カブリ等を防ぎ、像担持体の寿命を縮めることなく、良好な画像を形成することが可能な現像装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して像担持体との対向部へ搬送する現像回転体であって前記像担持体上に形成された静電像を現像する際に現像バイアスが印加される現像回転体と、を有する現像装置において、
非画像形成時において、前記現像回転体に印加する直流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したことを特徴とする現像装置を提供する。
【００３０】
第２の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して像担持体との対向部へ搬送する現像回転体であって前記像担持体上に形成された静電像を現像する際に現像バイアスが印加される現像回転体と、を有する現像装置において、
非画像形成時において、前記現像回転体に印加する交流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したことを特徴とする現像装置を提供する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
本実施例における画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様なので、ここでは、詳しい説明を省略し、本発明の特徴部分について説明する。
【００３３】
本実施例において、図３に示す現像装置にて、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスＶｄｃは＋２００Ｖの直流電圧に２７００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐ、５０％Ｄｕｔｙの交流電圧を重畳し、ジャンピング現像を実現している。これにより、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の通常画像形成時における現像バイアスは、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝＋２００Ｖ、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ＝＋１５０Ｖの設定となる。
【００３４】
ここで、上記設定における粒度分布と通常画像のうち最も画像部（ベタ画像部）の面積の広いベタ画像濃度のＡ４サイズ２５万枚コピーによる通常画像形成の耐久試験推移を図５に示す。前述の通り、耐久に伴い選択現像によって、トナー粒度分布がトナー粗紛化し、画像濃度が低下している。具体的には、トナーの体積平均粒径が９．０μｍから１３．２μｍに増加し、ベタ画像濃度は反射濃度測定で１．４２から１．０８に減少している。
【００３５】
そこでこれらの問題を解決する方法を見いだすために、本実施例では、下記の実験例１を行った。
【００３６】
実験例１
図５に示す上記の通常画像形成による耐久試験終了後に、図６に示される下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。つまり、２０００枚画像形成せずに通紙する試験であり、この追加試験中は非画像形成時の状態である。
【００３７】
・具体的には、現像バイアスＶｄｃの直流成分を２００Ｖから３５０Ｖに変更して反転トナー（トナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電したトナー）を吐き出すための吐き出しバイアスとする。
【００３８】
・現像コントラストは、Ｖｃｏｎｔ＝２００ＶからＶｃｏｎｔ＝５０Ｖに変更し、カブリ取りバイアスは、Ｖｂａｃｋ＝１５０ＶからＶｂａｃｋ＝３００Ｖに変更した。
【００３９】
上記設定での試験終了後の結果を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１によると、非画像形成時において、現像バイアスを、トナーが感光ドラム１から現像スリーブ４１に移動するように印加する吐き出しバイアスに変更して白紙印刷することによって、ベタ画像の印刷を行う通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．２μｍから１１．８μｍに減少し、画像濃度が１．０８から１．２１に増加して、トナー粗紛化と画質劣化が共に回復していることが確認できる。この現象を以下に解説する。
【００４２】
前述の通り、耐久での選択現像によって発生した反転極性トナーは白紙部にカブリとなって現像される。つまり、本来現像すべきバイアスと逆の極性にて現像することになる。
【００４３】
そこで、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ即ち非画像部に印加される現像バイアスの直流成分電圧と感光ドラムに形成される静電潜像電位との差を通常より高く設定（１５０Ｖから３００Ｖに増大）して、非画像部のみで構成された画像を所定数印刷、つまり所定数枚の白紙印刷したことでその現像性が向上し、現像器４内の反転極性トナー、即ち粗紛トナーが減少し、トナー粒径が初期に近くなり、現像濃度も回復した。
【００４４】
つまりＶｂａｃｋを増大させた白紙印刷を所定数行うことで、つまり非画像形成時において反転極性トナーを現像、つまり吐き出して素粉トナーによる画像不良の問題を回避することが出来る。
【００４５】
尚、図７に示すＡ４サイズ白紙画像における２０００枚作像での紙上カブリ濃度推移を参照すると、図５に示す通常画像形成時の画像濃度よりもカブリ濃度が遥かに高い。これからも非画像部において、反転極性トナーが感光ドラム１上に現像されており、実験例にて行われた白紙印刷を所定数枚行うことで、現像スリーブ４１に付着した現像器４内の反転極性トナーが吐き出されることがわかる。
【００４６】
以上により、非画像形成時に、現像スリーブ４１に現像バイアスにおけるＶｂａｃｋを高くした吐き出しバイアスを印加する画像形成を所定数行うことで、トナー組成や本体構成を変更することなく、耐久後の画質劣化を回復することができた。
【００４７】
尚、非画像部への現像剤吐き出しは従来に説明した画像形成工程中に行わずに、上記の画像形成を行わない非画像形成時に行うことが好ましい。画像形成装置が動作する非画像形成時において、画像形成装置の制御手段から画像形成開始（プリント開始）信号が発信されて帯電、潜像形成、現像、転写、定着等の画像形成を行う各手段の動作開始がなされる、上記に説明した画像形成工程を行う前の工程を前回転工程といい、画像形成終了後から各画像形成手段の動作終了までを後回転工程と称し、又、複数の転写材に画像形成を行う場合、各転写材の画像形成間を紙間と称す。
【００４８】
これらの前回転、後回転、又は紙間にて現像剤吐き出し動作を行うのが好ましいが、画像形成工程中でも、現像工程が行われていない時なら非画像形成時として、現像剤吐き出し動作を行うことも可能である。
【００４９】
実施例２
本実施例では、前実施例１での効果を更に高めることを目的とするものである。
【００５０】
本実施例における画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、実施例１と同様であり、つまり、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様なので、ここでは、詳しい説明を省略する。
【００５１】
つまり、本実施例において、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスＶｄｃは＋２００Ｖの直流電圧に２７００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐ、５０％Ｄｕｔｙの交流電圧を重畳し、ジャンピング現像を実現しており、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例における現像バイアスは、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝＋２００Ｖ、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ＝＋１５０Ｖの設定となる。
【００５２】
ここでも、上記設定における粒度分布とベタ画像濃度のＡ４サイズ２５万枚コピーまでの耐久試験推移を図５に示すものと同様で、トナーの体積平均粒径が９．０μｍから１３．５μｍに増加し、ベタ画像濃度は反射濃度測定で１．４２から１．０６に減少している。
【００５３】
本実施例では、これらの問題を解決する方法を見いだすために、下記の実験例２を行った。
【００５４】
実験例２
図５に示す上記のベタ画像形成による通常試験である耐久試験終了後に、図８に示される下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。
【００５５】
・帯電器２による放電出力ＯＦＦとし、ドラム表面電位Ｖｄ＝０Ｖに変更した。
・露光部３のレーザパワーＯＦＦとし、上記設定と加えて、Ｖｌ＝０Ｖ
・現像バイアスをＶｄｃ＝５００Ｖの吐き出しバイアスとし、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ＝５００Ｖに変更した。
【００５６】
ここで、感光ドラム１の帯電器２による帯電位よりも大きい電位の現像バイアスを印加するため、現像コントラストＶｃｏｎｔは０となるが、反転極性トナーを現像するためには、通常設定における現像コントラストＶｃｏｎｔは不要である。そこで、本構成のように、正規現像、反転（バックグラウンド）露光の場合は、潜像形成に必要な帯電器およびレーザの出力を全てカットし、現像バイアスＶｄｃをより大きくして吐き出しバイアスとする、つまり、吐き出しバイアス印加時に、静電潜像を形成するための手段を動作させないことでその効果は高められる。
【００５７】
以下の表２に結果を示すが、上記のように現像バイアスを吐き出しバイアスに変更した画像形成を非画像部にて行う画像形成、つまり白紙印刷を所定数行うことによって、ベタ画像形成による通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．５μｍから１０．４μｍに減少し、画像濃度が１．０８から１．３１に増加して、トナー粗紛化と画質劣化が大幅に回復していることが確認できる。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
又、非画像形成時において、帯電器２及びレーザ３の出力をカットしたことで、反転極性トナー吐き出し作業によるそれらの電力消費と寿命低減を最低限に抑えている。特に、正規現像、反転（バックグラウンド）露光の場合は、通常耐久時の露光時間が非常に長く、反転現像、正規（イメージ）露光の場合に対し寿命が極端に短いので非常に効果的である。
【００６０】
以上により、非画像形成時において、反転極性トナー吐き出し時の設定を最適化した画像形成を行うことで、更なる耐久後の画質劣化を回復することができた。
【００６１】
実施例３
実施例１、２においては通常画像形成とは異なる非画像部における画像形成である白紙印刷を所定数行い、その時の現像バイアスを最適化することで、トナー粒径が増大することに起因する画像不良を回避したが、本実施例では、実施例１、２での白紙印刷による耐久試験後における効果を、通常作像時にも反映させることを提案する。
【００６２】
例えば、実施例２における、Ａ４サイズ２０００枚白紙通紙作像での紙上カブリ濃度推移を図９に示す。実施例１から効果を高めたことにより、１０００枚でカブリ濃度はほぼ通常時と同じレベルに飽和している。
【００６３】
これは２５万枚作像中に発生した反転極性トナーがほぼ感光ドラム１上に吐き出されたためと考えられる。実際に吐き出し中の粒度分布推移（図９）を見ても同様の結果である。
【００６４】
つまり、Ａ４サイズ２５万枚の通常作像に対し、同Ａ４サイズ１０００枚の白紙作像つまり反転極性トナー吐き出し作業において、耐久による画質劣化が回復できることになる。
【００６５】
そこで、実験例３にて下記の手順に変更して耐久試験を行った。
【００６６】
実験例３
１．先ず、図５に示す上記のベタ画像形成による通常試験である耐久試験として、Ａ４サイズ５０００枚コピーを行う。
【００６７】
２．帯電器２による放電出力ＯＦＦにし、ドラム表面電位Ｖｄ＝０Ｖに変更し、レーザパワーＯＦＦとして、Ｖｌ＝０Ｖにした。そして、現像バイアスを変更してＶｄｃ＝５００Ｖの吐き出しバイアスとし、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ＝５００Ｖに変更した。そして、転写装置５でのバイアス印加ＯＦＦ、定着器６での加熱及び回転ＯＦＦ、転写材Ｐの給走ＯＦＦとした。
【００６８】
３．このままＡ４サイズにおいて、２０枚非通紙白紙作像した。
【００６９】
４．１．〜３．までを５０回繰り返し、２５万枚までの耐久試験を行う。
【００７０】
上記設定による、耐久試験中のトナー粒度分布と画像部における最大画像濃度である画像濃度推移を、図１０に示す。これによると、トナー体積粒径も１０μｍ以上に増大することもなく、画像濃度も低下することがなく、耐久全般において吐き出し作業による効果が確認できた。
【００７１】
しかしながら、この設定によると吐き出し作業１回当たり約２０秒のダウンタイムが発生してしまう。但し、本構成が正規現像で且つ反転（バックグラウンド）露光であるため、吐き出し作業が現像バイアス及びその駆動、更に感光ドラム１の駆動しか行われていないことから、他のダウンタイムシーケンスとの併用することでダウンタイムを低減できる。
【００７２】
例えば、ワイヤ構成のコロナ帯電器２のワイヤ清掃タイミングが、５０００枚通紙で約３０秒であり、吐き出し作業単独のダウンタイムは０秒とすることで画像形成装置の生産性に一切弊害を及ぼさない。
【００７３】
つまり、非画像形成時、例えば前回転や後回転更には紙間において現像バイアスを吐き出しバイアスとして最適化することで、トナー粒径増大による画像不良を回避することが出来る。
【００７４】
以上から、不通に画像形成しながら、ダウンタイム時等を利用して吐き出し作業を行い、初期から耐久全般で常に安定した画質を得ることができた。
【００７５】
実施例４
実験例１〜３においては、非画像部にてＶｂａｃｋを大きくした画像形成を所定数行うことによって、トナー粒径増大による画像不良を防止したが、本実施例においては、同様に非画像部において、現像バイアスの交流部分の設定を変更した吐き出しバイアスを印加する画像形成を行うことによって同問題を解決したものである。
【００７６】
本実施例においても実施例１〜３と同様に、画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様であり、図３に示す現像装置にて、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスＶｄｃは＋２００Ｖの直流電圧に２７００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐ、５０％Ｄｕｔｙの交流電圧を重畳し、ジャンピング現像を実現している。これにより、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の画像形成時における現像バイアスは、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝＋２００Ｖ、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋ＝＋１５０Ｖの設定となる。
【００７７】
ここでも、図５に示すように、粒度分布とベタ画像濃度のＡ４サイズ２５万枚コピーまでの耐久試験推移においては、耐久に伴い選択現像によって、トナー粒度分布がトナー粗紛化し、画像濃度が低下して、トナーの体積平均粒径が９．０から１３．２μｍに増大し、ベタ画像濃度は反射濃度測定で１．４２から１．００に減少している。
【００７８】
そこでこれらの問題を解決する方法を見いだすために、本実施例では、下記の実験例４を行った。
【００７９】
実験例４
図５に示す上記の耐久試験（通常試験）終了後に、図１１に示される下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。つまり、２０００枚画像形成せずに通紙する試験であり、この追加試験中は非画像形成時の状態である。
【００８０】
・現像バイアス交流成分振幅１．５ｋＶｐｐから２．０ｋＶｐｐに変更して吐き出しバイアスとする。
【００８１】
上記設定での試験終了後の結果を以下の表３に示す。
【００８２】
【表３】
2004333709.tif 000005
【００８３】
表３によると、非画像形成時において、感光ドラム１から現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを吐き出しバイアスに変更して白紙印刷することによって、ベタ画像を印刷の行う通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．２μｍから１１．２μｍに減少し、画像濃度が１．００から１．２６に増加して、トナー粗紛化と画質劣化が共に回復していることが確認できる。この現象を以下に解説する。
【００８４】
前述の通り、耐久での選択現像によって発生した反転極性トナーは白紙部にカブリとなって現像される。つまり、本来現像すべきバイアスと逆の極性にて現像することになる。
【００８５】
そこで、現像バイアスの交流成分振幅を通常より大きく設定して、非画像部のみで構成された画像を所定数印刷、つまり所定数枚の白紙印刷したことで、その現像性が向上し、現像器４内の反転極性トナー、即ち粗紛トナーが減少したためである。
【００８６】
つまり現像バイアスの交流成分の条件を変更した白紙印刷を所定数行ってトナー粒径が増大したトナーを吐き出させることによって、トナー組成や現像器構成を変更することなく、耐久後の画質劣化を回復することができた。
【００８７】
実施例５
本実施例では、実施例４と同様に反転極性トナー吐き出しを別手段において行う。
【００８８】
本実施例における画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、実施例４と同様であり、つまり、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様なので、ここでは、詳しい説明を省略する。そして、通常における現像バイアスの設定も実施例４と同様である。
【００８９】
本実施例では、これらの問題を解決する方法を見いだすために、下記の実験例５を行った。
【００９０】
実験例５
図５に示す上記のベタ画像形成による通常試験である耐久試験終了後に、下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。
【００９１】
・現像バイアス交流成分周波数を２．７ｋＨｚから２．０ｋＨｚに変更した。
【００９２】
上記設定での試験終了後の結果を以下の表４に示す。
【００９３】
【表４】
2004333709.tif 000006
【００９４】
表４によると、実施例４と同様に、非画像形成時において、感光ドラム１から現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを吐き出しバイアスに変更して白紙印刷することによって、ベタ画像を印刷の行う通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．２μｍから１１．９μｍに減少し、画像濃度が１．０６から１．２１に増加して、トナー粗紛化と画質劣化が共に回復していることが確認できる。
【００９５】
この原理は、実施例４と同様で、反転極性トナーの現像性を高めている原理である。実施例４では、現像バイアス交流成分の振幅を変更したのに対して、本実施例では周波数を変更して、実行した。
【００９６】
反転極性トナーはほぼ粗紛トナーであり重量が高い。そのため、２．７ｋＨｚという高周波の現像では微紛トナーなどに比べて応答性が悪く、現像性が低い。よって、本実施例では現像バイアスの交流成分を２．０ｋＨｚの低周波にした吐き出しバイアスとすることでその現像性が向上し、現像器４内の反転極性トナー、即ち粗紛トナーが減少する。
【００９７】
以上により、トナー組成や現像器構成を変更することなく、耐久後の画質劣化を回復することができた。
【００９８】
実施例６
本実施例では、前実施例４、５と同様に非画像形成時に現像スリーブ４１に印加する吐き出しバイアスによる反転極性トナー吐き出しを別手段において行うことを提案する。
【００９９】
本実施例における画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、実施例４と同様であり、つまり、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様なので、ここでは、詳しい説明を省略する。そして、通常における現像バイアスの設定も実施例４と同様である。
【０１００】
本実施例では、これらの問題を解決する方法を見いだすために、下記の実験例６を行った。
【０１０１】
実験例６
図５に示す上記のベタ画像形成による通常試験である耐久試験終了後に、下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。
【０１０２】
現像バイアス交流成分波形を、図１２に示すように、一周期における最大バイアスを印加する時間と最小バイアスを印加する時間との比であるＤｕｔｙ比を、５０％Ｄｕｔｙから２０％Ｄｕｔｙに変更した。
【０１０３】
上記設定での試験終了後の結果を以下の表５に示す。
【０１０４】
【表５】
2004333709.tif 000007
【０１０５】
表５によると、実施例４、５と同様に、非画像形成部において、感光ドラム１から現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを吐き出しバイアスに変更して白紙印刷することによって、ベタ画像を印刷の行う通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．３μｍから１２．４μｍに減少し、画像濃度が１．０６から１．１６に増加して、トナー粗紛化と画質劣化が共に回復していることが確認できる。
【０１０６】
この原理は、実施例４、５と同様に、反転極性トナーの現像性を高め、非画像形成時に現像器４から感光ドラム１上に吐き出す原理であり、図６に示すように、現像バイアスの波形Ｄｕｔｙを変更させて、交流成分におけるカブリ取り電位の割合を高くした吐き出しバイアスを非画像形成時に印加することによって、その現像性が向上し、現像器内の反転極性トナー、即ち粗紛トナーが減少する。
【０１０７】
しかしながら、前実施例４、５と比較すると画像劣化からの回復効果が弱くなっている。これは、Ｄｕｔｙを変更したことで電界強度を向上させた代わりに、印加時間が短くなっているためである。
【０１０８】
以上により、トナー組成や現像器構成を変更することなく、耐久後の画質劣化を回復することができた。
【０１０９】
実施例７
非画像形成時に印加する吐き出しバイアスにおいて、現像バイアスの交流成分の構成を変更する実施例４、５、６のそれぞれの動作は別動作であるので互いの動作を干渉することがない。よって、本実施例では互いを組み合わせることでその効果が重畳される。
【０１１０】
本実施例における画像形成装置全体構成及び現像装置の構成は、現像バイアスの動作以外は、従来例にて説明した図１〜３に示したものと同様なので、ここでは、詳しい説明を省略する。この画像形成装置において、本実施例では、下記の実験例７を行った。
【０１１１】
実験例７
図５に示す上記のベタ画像形成による通常試験である耐久試験終了後に、下記の現像バイアスに変更し、更に、Ａ４サイズ白紙画像において、２０００枚通紙画像形成（作像）する追加試験を行った。
【０１１２】
・現像バイアス交流成分振幅を１．５ｋＶｐｐから２．０ｋＶｐｐに変更した。
・現像バイアス交流成分周波数２．７ｋＨｚから２．０ｋＨｚに変更した。
・現像バイアス交流成分波形５０％Ｄｕｔｙから２０％Ｄｕｔｙに変更した。
【０１１３】
上記設定での試験終了後の結果を以下の表６に示す。
【０１１４】
【表６】
2004333709.tif 000008
【０１１５】
表６によると、非画像形成時において、感光ドラム１から現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを吐き出しバイアスに変更して白紙印刷することによって、ベタ画像を印刷の行う通常設定試験終了後から、トナー平均粒径は１３．６μｍから１０．２μｍに減少し、画像濃度が１．０２から１．３７に増加して、現像バイアスの交流成分の振幅、周波数、波形のみをそれぞれ変更した実施例４、５、６に比べて粗紛化と画質劣化の回復がより効果的であることが確認できる。
【０１１６】
実施例８
実施例４〜７においては通常画像形成とは異なる非画像部における画像形成である白紙印刷を所定数行い、その時の現像バイアスを最適化することで、トナー粒径が増大することから起因する画像不良を回避したが、本実施例では、実施例１、２での白紙印刷による耐久試験後における効果を、通常作像時にも反映させる。
【０１１７】
実施例４、５、６、の構成を複合させた実施例７において、図１３に示す白紙印刷におけるＡ４サイズ２０００枚通紙作像での紙上カブリ濃度推移を参照すると、１０００枚でカブリ濃度はほぼ通常時と同じレベルに飽和している。
【０１１８】
これは、ベタ画像の２５万枚作像中に発生した反転極性トナーが、白紙印刷中においてほぼ感光ドラム１上に吐き出されたと考えられる。実際に図１３における吐き出し中の粒度分布推移を参照しても明らかである。
【０１１９】
つまり、Ａ４サイズ２５万枚の通常作像に対し、同Ａ４サイズ１０００枚の反転極性トナー吐き出し作業において、耐久による画質劣化が回復できることになる。
【０１２０】
そこで、実験例８において、以下の手順に変更して耐久試験を行った。
【０１２１】
実験例８
１．先ず、図５に示す上記のベタ画像形成による通常画像形成による耐久試験として、Ａ４サイズ５０００枚コピーを行う。
【０１２２】
２．現像バイアス交流成分振幅１．５Ｖｐｐから２．０ｋＶｐｐに、現像バイアス交流成分周波数２．７ｋＨｚから２．０ｋＨｚに、現像バイアス交流成分波形を５０％Ｄｕｔｙから２０％Ｄｕｔｙに変更させる。そして、レーザパワーＯＦＦして、Ｖｌ＝０Ｖとした。更に、転写装置５でのバイアス印加ＯＦＦとし、定着器６での加熱および回転ＯＦＦとし、転写材Ｐの給走ＯＦＦとした。
【０１２３】
３．Ａ４サイズにおいて、２０枚非通紙白紙作像。
【０１２４】
４．１．〜３．までを５０回繰り返し、２５万枚までの耐久試験を行う。
【０１２５】
上記設定による、耐久試験中のトナー粒度分布と画像部における最大画像濃度である画像濃度推移を、図１４に示す。これによると、これによると、トナー体積粒径も１０μｍ以上に増大することもなく、画像濃度も低下することがなく、耐久全般において吐き出し作業による効果が確認できた。
【０１２６】
又、反転極性トナーを現像するためには、通常設定における現像コントラストＶｃｏｎｔは不要である。そこで、本構成のように正規現像、反転（バックグラウンド）露光の場合は、実施例２のように、潜像形成に必要な帯電器およびレーザの出力を全てカットし、現像バイアスＶｄｃの交流成分を変更する、つまり、吐き出しバイアス印加時に、静電潜像を形成するための手段を動作させないことでその効果は高められ、更に、これによって、非通紙作像にすることで、吐き出し作業による電力消費とそれに関わる寿命低減を最低限に抑えている。
【０１２７】
以上により、トナー組成や現像器構成を変更することなく、耐久後の画質劣化を回復することができた。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置は、現像剤を収容する現像容器と、現像容器内の現像剤を担持して像担持体との対向部へ搬送する現像回転体であって像担持体上に形成された静電像を現像する際に現像バイアスが印加される現像回転体と、を有する現像装置において、非画像形成時において、現像回転体に印加する直流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したか、又は、非画像形成時において、現像回転体に印加する交流電圧を通常画像形成時から変更して、極性が反転した現像剤を吐き出し可能に構成したことで、現像剤の粗粒化を防止し、現像剤材料の組成や本体構成を変更せずとも良好な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る像担持体の一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の一例を示す上視図（図３（ａ））及び断面図（図３（ｂ））である。
【図４】通常画像形成における現像バイアスと像担持体表面電位との関係を示す説明図である。
【図５】通常画像形成における作像枚数に対する画像濃度の変化を示すグラフである。
【図６】実施例１における吐き出しバイアスと像担持体表面電位との関係を示す説明図である。
【図７】実施例１における吐き出しバイアス印加時におけるカブリ濃度の変化を示すグラフである。
【図８】実施例２における吐き出しバイアスと像担持体表面電位との関係を示す説明図である。
【図９】実施例２における吐き出しバイアス印加時におけるカブリ濃度の変化及びトナー体積平均粒径の変化を示すグラフである。
【図１０】実施例３における吐き出しバイアス印加時における画像濃度の変化及びトナー体積平均粒径の変化を示すグラフである。
【図１１】実施例４における現像バイアス及び吐き出しバイアスと像担持体表面電位との関係を示す説明図である。
【図１２】実施例６における現像バイアスを示す説明図である。
【図１３】実施例７における吐き出しバイアス印加時におけるカブリ濃度の変化及びトナー体積平均粒径の変化を示すグラフである。
【図１４】実施例８における吐き出しバイアス印加時における画像濃度の変化及びトナー体積平均粒径の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１                    感光ドラム（像担持体）
２                    一次帯電器
３                    露光部
４                    現像器（現像装置）
５                    転写装置
４１                  現像スリーブ（現像回転体）
４２                  マグネット（磁界発生手段）
４７                  現像バイアス印加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004333709.tif 000012
【図５】
2004333709.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
2004333709.tif 000016
【図９】
2004333709.tif 000017
【図１０】
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【図１１】
2004333709.tif 000019
【図１２】
2004333709.tif 000020
【図１３】
2004333709.tif 000021
【図１４】
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