JP2003215893A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー切れ間際に増加する反転カブリを抑制
し、初期から長期にわたって良好な出力画像を得る。 【解決手段】 トナーの極性と逆極性の粒子を外添した
トナーを使用し、トナー残量検知手段によってトナー残
量が所定量以下であることを検知すると、所望の極性と
逆極性に帯電したトナーが非画像形成時に現像剤容器内
から排出するように帯電および現像バイアスの設定を変
更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いて記録紙上に画像を形成する画像形成装置及びプロセ
スカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例を図に則して説明する。

【０００３】図１８はプロセスカートリッジとプロセス
カートリッジを用いた画像形成装置の一例を示す概略断
面図である。プロセスカートリッジは図示矢印Ａ方向に
回転する被帯電体である感光体ドラム１と、この感光体
ドラム１を一様帯電する帯電装置２と、感光体ドラム１
上に露光装置３によって形成された静電潜像を現像剤５
（以下『トナー』と称する。）によって可視画像に現像
する現像装置１０と、可視画像の転写後に感光体ドラム
１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置７と
が収納されている。また、画像形成装置本体には感光体
ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙上に転写する
転写装置９と、記録紙Ｐに定着する定着装置８を備えて
いる。

【０００４】現像装置１０は現像剤容器内に収容された
トナー５を担持、搬送する現像ローラ１１と、現像ロー
ラ１１に担持されたトナー５の層を均一な厚みに規制す
る現像ブレード１２を含む。

【０００５】次に代表的な例として負帯電トナー５を負
帯電感光体ドラム１に反転現像する場合の動作について
説明する。

【０００６】現像ローラ１１と感光体ドラム１とは、そ
れぞれ近接する部分が同一方向に移動する方向に回転す
る。現像ローラ１１上のトナー５は、現像ブレード１２
で均一な層に規制され、同時に摩擦帯電により所望の電
荷が与えられる。

【０００７】一方、帯電装置２によって表面を所望の電
位に一様に帯電された感光体ドラム１は露光装置３によ
って画像部のみに露光されることにより電荷を除かれ、
画像部は露光電位まで下げられて感光体ドラム１上に井
戸型ポテンシャルの潜像を形成する。感光体ドラム１が
回転して潜像が現像ローラ１１に接近すると、バイアス
電圧を印加した現像ローラ１１と感光体ドラム１との間
に形成された電界に従ってトナー５が現像ローラ１１か
ら感光体ドラム１に付着し、潜像がトナー像として現像
される。この現像動作における感光体ドラム１と現像ロ
ーラ１１の電位状態を図２に示す。

【０００８】上記のような現像を行う場合では、現像剤
容器内のトナー５が少量になってくると、現像ローラ１
１に付着すべきトナー量が減少し、やがて出力画像の黒
く塗りつぶされるべき部分にトナーが付着せずに、白い
まま、あるいは薄く印刷されるようになる。（以下『白
抜け画像』と称する。）ところが通常は、一度白抜け画
像が発生した時点でも図３のように現像剤容器１３内に
は残り数十枚から数百枚の印字が可能な量のトナーが残
っている。

【０００９】そこでプロセスカートリッジの形式をとる
ことにより、ユーザーが画像形成装置からプロセスカー
トリッジを取り出し、振ることで現像ローラ近傍にトナ
ーをよせ集め、再び画像形成装置に装着して画像形成を
行うことで、トナーを無駄なく最後まで使いきれるとい
う利点がある。

【００１０】更に近年では、現像剤容器内の現像剤の残
量を検知し白抜け画像が発生する前にユーザーに対して
“トナーＬＯＷ”の表示を示し、カートリッジを振る、
あるいは交換することを促す機構も多数提案されてい
る。

【００１１】これにより、不良画像がなくトナーを使い
切るまで良好な出力画像が得られるようになった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような現像装置では、現像剤容器中には所望の極
性を持つトナーだけでなく逆極性の電荷を持つトナーが
存在する。この逆極性のトナーは感光体ドラム１の表面
電位の非画像部に付着し、背景部のカブリとして画像品
質を劣化させるということがあった。

【００１３】これに対して、感光体ドラム１の表面電位
と現像バイアスを近くして逆極性トナーにかかる電界を
小さくし、逆極性トナーの付着量を少なくする等の方法
がとられている。

【００１４】また、特開平０５−２４９８５号公報では
現像剤容器内にトナーが十分に充填されているときから
非画像形成時に逆極性トナーを少しずつ排出するという
ものが提案されている。

【００１５】しかし、逆極性に帯電したトナーでも現像
剤容器内で攪拌されるうちに再び正規の極性に帯電する
ものも少なくない。このため、特開平０５−２４９８５
号公報のような方法では現像剤容器から排出しなくても
良いトナーまで排出してしまう可能性があるため、トナ
ーを無駄なく効率よく使用するという経済性の面から改
善の余地がある。

【００１６】さらに、近年ではトナー中にトナーと逆極
性をもつ粒子を外添することによって、トナーに安定し
て正規の極性の電荷を付与すると共に、逆極性トナーの
発生を長期にわたって抑制し、良好な出力画像を得るこ
とができている。

【００１７】ところが、白抜け画像が発生した後、ある
いは“トナーＬＯＷ”の表示が点灯後は図４のように出
力画像上のカブリ量が急激に増加するという現象が生じ
た。これは、所望の極性と逆極性に帯電したトナーによ
るものと考えられる。

【００１８】更に述べると、この現象はトナーに外添さ
れた逆極性粒子の量と関係していると考えられる。

【００１９】例として、負帯電トナーに正極性を持つチ
タン酸ストロンチウムが外添されている場合を述べる。
チタン酸ストロンチウムのような正極性をもつ材料は、
図５のように白地部に飛びやすい。一般に多く出力され
るテキスト画像などは白地部が多いので図６のように初
期は多量に現像されやすい。その後は現像剤容器中のト
ナー中に含まれているチタン酸ストロンチウム量が減っ
ていくため、現像量も減っていく。

【００２０】従って、白抜け画像が発生した後、あるい
はトナーＬＯＷ点灯時は現像剤容器中のチタン酸ストロ
ンチウムが非常に少なくなっている。このため現像剤容
器内に残っているトナーの極性が不安定になり、逆極性
のトナーの占める割合も増加する。特に、白抜け画像発
生後などにプロセスカートリッジを振ったときはトナー
同士の摺擦により逆極性トナーが急激に多くなるためと
考えられる。

【００２１】そこで、トナーを使い切るまで良好な出力
画像を得るという観点から更に改善／改良が望まれる。

【００２２】そこで、本発明はこれらの課題を顧みたも
のであり、本発明に係わる第１の目的は、像担持体を一
様に帯電する帯電手段と、帯電極性が逆極性の粒子が外
添された現像剤と、前記現像剤を保持・搬送し像担持体
上の潜像を現像する現像剤担持体にバイアスを印加する
バイアス印加手段と、前記現像剤の残量を検知する現像
剤残量検知手段と、前記現像剤担持体および帯電手段に
印加するバイアスを制御するバイアス制御手段と、を有
する画像形成装置において、前記現像剤は帯電極性が前
記現像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤であり、前
記現像剤残量検知手段は現像剤の残量が所望量以下にな
ったことを検知する手段であり、前記印加バイアス制御
手段は前記現像剤残量検知手段により現像剤の残量が所
定量以下になったことが検知されると、非画像形成時に
印加する現像および帯電バイアスの設定を変更する手段
であることを特徴とする画像形成装置を提供することに
より、現像剤を使い切るまでカブリのない良好な出力画
像を得るところにある。

【００２３】第２の目的は、前記現像剤に外添される帯
電極性が前記現像剤と逆極性の粒子が、チタン酸ストロ
ンチウムであることを特徴とする前記第１項に記載の画
像形成装置を提供することにより、現像剤を使い切るま
でカブリのない良好な出力画像を得るところにある。

【００２４】第３の目的は、前記現像剤残量検知手段に
より現像剤の残量が所定量以下になったことを検知した
以降の非画像形成時に印加するバイアスの設定は、正極
に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動さ
せる設定であることを特徴とする前記第１または２項に
記載の画像形成装置を提供することにより、現像剤を使
い切るまでカブリのない良好な出力画像を得るところに
ある。

【００２５】第４の目的は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体の帯電電位と、現像剤担持体
に印加されているバイアスの直流成分との電位差が画像
形成時よりも大きく設定されていることを特徴とする前
記第１乃至３項いずれかに記載の画像形成装置を提供す
ることにより、現像剤を使い切るまでカブリのない良好
な出力画像を得るところにある。

【００２６】第５の目的は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体に印加されているバイアスの
交流成分のピーク間電圧が画像形成時よりも大きく設定
されていることを特徴とする前記第１乃至３項いずれか
に記載の画像形成装置を提供することにより、現像剤を
使い切るまでカブリのない良好な出力画像を得るところ
にある。

【００２７】第６の目的は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体に印加されているバイアスの
交流成分のデューティー比が画像形成時と異なることを
特徴とする前記第１乃至３項いずれかに記載の画像形成
装置を提供することにより、現像剤を使い切るまでカブ
リのない良好な出力画像を得るところにある。

【００２８】第７の目的は、少なくとも帯電極性が現像
剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を
保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体
とを一体としたプロセスカートリッジを前記第１乃至６
項いずれかに記載の画像形成装置に着脱自在としたこと
を特徴とする画像形成装置を提供することにより、現像
剤を使い切るまでカブリのない良好な出力画像を得ると
ころにある。

【００２９】第８の目的は、少なくとも帯電極性が現像
剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を
保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体
とを一体とし、前記第１乃至７項いずれかに記載の画像
形成装置に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカ
ートリッジを提供することにより、現像剤を使い切るま
でカブリのない良好な出力画像を得るところにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる第１の発
明は、像担持体を一様に帯電する帯電手段と、帯電極性
が逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を保
持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体に
バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記現像剤の
残量を検知する現像剤残量検知手段と、前記現像剤担持
体および帯電手段に印加するバイアスを制御するバイア
ス制御手段と、を有する画像形成装置において、前記現
像剤は帯電極性が前記現像剤と逆極性の粒子が外添され
た現像剤であり、前記現像剤残量検知手段は現像剤の残
量が所望量以下になったことを検知する手段であり、前
記印加バイアス制御手段は前記現像剤残量検知手段によ
り現像剤の残量が所定量以下になったことが検知される
と、非画像形成時に印加する現像および帯電バイアスの
設定を変更する手段である画像形成装置であることを特
徴とする。

【００３１】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００３２】第２の発明は、前記現像剤に外添される帯
電極性が前記現像剤と逆極性の粒子が、チタン酸ストロ
ンチウムである前記第１項に記載の画像形成装置である
ことを特徴とする。

【００３３】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００３４】第３の発明は、前記現像剤残量検知手段に
より現像剤の残量が所定量以下になったことを検知した
以降の非画像形成時に印加するバイアスの設定は、正極
に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動さ
せる設定である前記第１または２項に記載の画像形成装
置であることを特徴とする。

【００３５】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００３６】第４の発明は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体の帯電電位と、現像剤担持体
に印加されているバイアスの直流成分との電位差が画像
形成時よりも大きく設定されている前記第１乃至３項い
ずれかに記載の画像形成装置であることを特徴とする。

【００３７】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００３８】第５の発明は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体に印加されているバイアスの
交流成分のピーク間電圧が画像形成時よりも大きく設定
されている前記第１乃至３項いずれかに記載の画像形成
装置であることを特徴とする。

【００３９】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００４０】第６の発明は、非画像形成時に正極に帯電
した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させるバ
イアスの設定は、像担持体に印加されているバイアスの
交流成分のデューティー比が画像形成時と異なる前記第
１乃至３項いずれかに記載の画像形成装置であることを
特徴とする。

【００４１】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００４２】第７の発明は、少なくとも帯電極性が現像
剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を
保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体
とを一体としたプロセスカートリッジを前記第１乃至６
項いずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とした画像
形成装置であることを特徴とする。

【００４３】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００４４】第８の発明は、少なくとも帯電極性が現像
剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を
保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体
とを一体とし、前記第１乃至７項いずれかに記載の画像
形成装置に着脱自在としたプロセスカートリッジである
ことを特徴とする。

【００４５】上記構成により、現像剤を使い切るまでカ
ブリのない良好な出力画像が得られる。

【００４６】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）実施例１につい
て図に基づいて説明する。

【００４７】図７はプロセスカートリッジを使用した画
像形成装置全体の断面図である。

【００４８】同図において、プロセスカートリッジは像
担持体である感光ドラム１、感光ドラム１を一様に帯電
するための帯電手段である帯電ローラ２、露光装置３に
より感光ドラム上に形成された静電潜像をトナー５によ
り顕像化するための現像装置１０、トナーの残量を検知
する残量検知装置６、そして転写後に感光ドラム１上に
わずかに残ったトナーを掻き取り、次回の画像形成に供
するためのクリーニング装置７であるクリーニングブレ
ードを備えている。画像形成装置本体には感光ドラム１
から転写材Ｐにトナーを転写させるための転写装置９で
ある転写ローラ、転写材Ｐに転写されたトナーを定着さ
せる定着装置８を備えている。

【００４９】また、トナー５は、負帯電性の高抵抗絶縁
性トナーであり、平均粒径５．８μｍの微粒子トナーを
使用する。この微粒子トナーは、バインダー樹脂１００
重量部に対し、磁性体を１００重量部、負帯電性の荷電
制御剤を１重量部配合して、これらを混合し、溶融混
練、粉砕し、平均粒径が５．８μｍの分級品とする。さ
らに分級品１００重量部に対して、疎水性シリカ微粉体
を１．５重量部、および外添剤として正極性を持つチタ
ン酸ストロンチウムを０．６重量部、乾式混合して製造
した。

【００５０】本実施例の場合、上記構成の画像形成装置
において、負帯電された感光ドラム上に反転現像を行
う。

【００５１】感光ドラム１上は帯電ローラ２により帯電
電位ＶＤ＝−６５０Ｖに一様に帯電され、露光装置３に
より感光ドラム１上のマイナス電荷を除去することによ
って画像情報に基づいた静電潜像が形成される。本実施
例では静電潜像が形成された部分の感光ドラム１の表面
電位ＶＬはＶＬ＝−１５０Ｖである。

【００５２】一方、現像剤容器内のトナーは回転する現
像スリーブ１１に保持・搬送されるとともに現像ブレー
ド１２によって所望の厚さに規制される。このとき同時
にトナー５には摩擦帯電によって−１５μＣ／ｇの電荷
が付与される。そして、電荷を付与されたトナー５が、
現像ローラ１１と感光ドラム１間の電界によって感光ド
ラム１上に移動することにより静電潜像が反転現像され
る。

【００５３】本実施例の感光ドラム１および現像ローラ
１１の電位状態を図８に示す。本実施例では、現像ロー
ラ１１にＤＣバイアスＶｄｃ＝−５００Ｖのと、ピーク
間電圧Ｖｐｐ＝１６００Ｖ、周波数ｆ＝２６００Ｈｚの
ＡＣバイアスを重畳印加している。

【００５４】次に本実施例のトナー残量検知装置６につ
いて図９を用いて説明する。

【００５５】現像剤残量検出部材は、図９に示すように
現像剤容器１３内に水平方向に架張された状態で設けら
れたアンテナ状の電極とされ、現像ローラ１１との間に
電源よりＡＣ電圧が印加される。現像剤残量検知装置、
即ち、現像剤残量検知回路２８が装置本体に設けられて
おり、この検知回路の静電容量検出回路３２にて求めら
れた電極と現像ローラ１１との間の静電容量と、静電容
量検出回路３３にて求められた比較用コンデンサ３１の
静電容量とがコンパレータ３４にて比較される。コンパ
レータ３４にて比較された両静電容量の差分がゼロ以下
となった場合には、現像剤残量が所定値以下となったと
判断される。従って、比較用コンデンサ３１の容量を調
整することにより、検知するトナー残量を任意に設定す
ることができる。

【００５６】本実施例について、更に詳細に説明する。

【００５７】図９に示すような構成の現像剤容器１３に
おいて、現像剤５の初期充填量は２５０ｇとした。

【００５８】現像剤５の残量検知用アンテナは現像ロー
ラ−アンテナ間の距離が設計値Ｌ＝１０ｍｍ、とした。
この場合の現像ローラ−アンテナ間における現像剤容器
内のトナー残量に対する現像ローラ−アンテナ間の静電
容量の関係を図１０のグラフに示す。

【００５９】仮に検知するトナー残量が３５ｇの場合、
図１０のグラフに書かれた線Ｚ上の静電容量値を比較用
コンデンサ値とすればよい。トナーの残量が３５ｇのと
きの静電容量ＣはＣ＝１０ｐＦである。

【００６０】本実施例では、トナー残量が３０ｇ未満に
なると白抜け画像が発生してしまうため、トナーの残量
が３５ｇになったときにコンパレータにて比較された両
静電容量の差分がゼロ以下となるように現像ローラ−ア
ンテナ間の距離Ｌ＝１０ｍｍ、比較用コンデンサの静電
容量Ｃ０をＣ０＝１０ｐＦとした。

【００６１】次に図１を用いて動作について説明する。

【００６２】トナー残量検出手段によりトナーの残量を
検出する（ステップ１）。

【００６３】残量が所定量以下と検出されるとバイアス
制御部分１５に信号が入る（ステップ２）。

【００６４】すると、非画像形成時に逆極性トナーが現
像剤容器内から排出されるように印加バイアスのモード
が切り替わる（ステップ３）。

【００６５】印加バイアスのモードが切り替わり後、ト
ナー切れまで印字動作を続行する（ステップ４）。

【００６６】本実施例ではトナーＬＯＷ検出後で図１１
のように非画像形成時に現像バイアスのＤＣ成分をバッ
クコントラストＶｂａｃｋが大きくなるようにバイアス
制御手段によって変更し、逆極性トナーを現像剤容器中
から排出する。トナーＬＯＷ検出後の非画像形成時のＶ
ｂａｃｋ値がＶｂａｃｋ＝３５０Ｖとなるようにした。

【００６７】次に、上述のような画像形成装置を使用し
て、出力画像のカブリ量を評価した。

【００６８】なお、比較のために本実施例を導入してい
ない従来の画像形成装置についても同様にしてカブリ量
の評価を行った。

【００６９】評価方法：Ａ４サイズ紙に印字率４％の印
字耐久をしていき、５００枚ごとにべた白画像のサンプ
ルを３枚出力する。図１２のようにサンプル内の５点で
の反射率を反射率計により測定し５点の平均値（Ａ）を
求め、通紙していない基準白紙の反射率（Ｂ）との差
（Ｂ−Ａ）をカブリ量とする。単位は％で表記する。

【００７０】印字耐久はプロセスカートリッジ内のトナ
ー残量が印字不可能になるまで行う。トナーＬＯＷ表示
が点灯したら画像形成装置から一旦プロセスカートリッ
ジを取り出し、振った後に再度挿入し、引き続き耐久を
行う。

【００７１】評価結果を図１３に示す。

【００７２】従来の画像形成装置の場合は、“トナーＬ
ＯＷ”検出後のカブリ量が２．８％であるのに対して、
本実施例で示した画像形成装置では、“トナーＬＯＷ”
検出後もカブリ量は１．４％であり、問題ないレベルに
なっている。

【００７３】このように、トナーの残量が白抜け画像が
発生する間際であることを検知した以降は現像バイアス
の設定を変更し、逆極性のトナーを現像剤容器内から排
出することによって、トナーがなくなるまでカブリがな
く、さらに経済的に良好な出力画像を得ることができ
る。

【００７４】（第２の実施例）本実施例の特徴は、“ト
ナーＬＯＷ”検出後は非画像形成時に現像ローラに印加
されるＡＣバイアスのＶｐｐを利用して逆極性トナーが
排出されるところにある。

【００７５】本実施例で使用する画像形成装置について
図に基づいて説明する。

【００７６】図１４は本実施例のプロセスカートリッジ
の一例を示す概略断面図であり、実施例１と同様にプロ
セスカートリッジ内には、被帯電体である感光体ドラム
１と、この感光体ドラム１を一様帯電する帯電装置２
と、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を可視画像
に現像する現像装置１０と、可視画像の転写後に感光体
ドラム１上に残留するトナーを除去するクリーニング装
置７とが収納されている。

【００７７】現像装置１０は現像容器内に収容された現
像剤５と現像剤５の残量を検知する現像剤残量検知手段
６と現像剤５を担持、搬送する現像ローラ１１と、現像
ローラ１１に担持された現像剤５の層を均一な厚みに規
制する現像ブレード１２を含む。

【００７８】更に、プロセスカートリッジには現像剤５
の使用状況を記憶する不揮発性記憶手段５０（以下『メ
モリ』と称する）が備えられている。

【００７９】画像形成装置本体には実施例１と同様に転
写装置９、定着装置８、およびバイアス制御手段１５が
備えられている。

【００８０】また、トナーの残量はピクセルカウントに
より検知する。

【００８１】ピクセルカウントは次式のようにビデオ信
号の黒画素数からトナーの消費量（Ｔ）に換算し、プロ
セスカートリッジが未使用状態でのトナー量（Ｍ）との
差によりトナーの残量（Ｒ）として検出する。

【００８２】印字する度にビデオ信号の黒画素数をメモ
リに加算更新することによりトナーの残量を検知する。

【００８３】

【数１】

【００８４】本実施例ではトナーの残量が３５ｇと算出
された時点を“トナーＬＯＷ”とし、“トナーＬＯＷ”
検出以降で非画像形成時に印加する現像バイアスの設定
を切り替えるようにした。

【００８５】次に、“トナーＬＯＷ”検出の後における
バイアスの設定を図１５に示す。

【００８６】本実施例では、非画像形成時に現像ＡＣバ
イアスを印加し、かつ、そのＶｐｐが画像形成時のＶｐ
ｐよりも大きくなるように設定した。具体的には、画像
形成時はＶｐｐ＝１６００Ｖに対して、非画像形成時は
Ｖｐｐ＝１８００Ｖである。

【００８７】これは次のような性質を利用している。

【００８８】図１６に示すように、現像ＡＣバイアスの
Ｖｐｐを高くすることによってカブリの原因となる逆極
性トナーが多く排出できる。従って、トナーＬＯＷ検知
後は非画像形成時に現像ＡＣバイアスのＶｐｐを大きく
することで、画像形成に影響することなく逆極性トナー
を現像剤容器から排出することができる。

【００８９】次に、上述したバイアス設定を用いた画像
形成装置を用いて実施例１と同様にカブリ量の評価を行
った。

【００９０】その結果、トナーＬＯＷ検出後でもカブリ
量は１．６％であり、実施例１と同様に問題ないカブリ
量のレベルであった。

【００９１】このように、トナーの残量が白抜け画像が
発生する間際であることを検知した以降は現像バイアス
の設定を変更し、逆極性のトナーを現像剤容器内から排
出することによって、トナーがなくなるまでカブリがな
く、さらに経済的に良好な出力画像を得ることができ
る。

【００９２】（第３の実施例）本実施例の特徴は、“ト
ナーＬＯＷ”検出後は非画像形成時に、現像ローラ１１
に印加されるＡＣバイアスのｄｕｔｙ比を利用して逆極
性トナーが排出されるところにある。

【００９３】本実施例で使用する画像形成装置は前述の
実施例２と同様のものであり、トナーの残量検知はピク
セルカウントにより行う。

【００９４】次に、本実施例のトナーＬＯＷ検知後の帯
電と現像バイアス設定を図１７に示す。トナーＬＯＷ検
知後は非画像形成時に逆極性トナーが感光ドラム１に付
着するように現像ＡＣバイアスのｄｕｔｙ比をつけ、現
像剤容器内の逆極性トナーの量を少なくするものであ
る。

【００９５】ここで、本実施例の現像ＡＣバイアスのｄ
ｕｔｙ比について更に詳しく説明する。

【００９６】図１７中の第１ピーク電圧の時間Ｔ１と第
２ピーク電圧の時間Ｔ２の比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）をｄ
ｕｔｙ比と呼ぶ。本実施例で用いるｄｕｔｙ比は、図１
７に示すようにｄｕｔｙ比６５．０％である。ピーク間
電圧ＶｐｐはＶｐｐ＝１６００Ｖ、周波数ｆ＝２０００
Ｈｚで、第１ピーク電圧Ｖ１＝−１０６０Ｖ、第２ピー
ク電圧Ｖ２＝＋５４０Ｖである。直流成分は、Ｖｄｃ＝
−５００Ｖである。

【００９７】このとき、正帯電のトナーは、第２ピーク
電圧Ｖ２と暗部電位ＶＤの差｜Ｖ２−ＶＤ｜＝１１９０
Ｖによって、現像スリーブから感光ドラム１方向へ飛翔
する。

【００９８】本実施例では、トナーＬＯＷ検出後は非画
像形成時に正帯電トナーが現像スリーブから感光ドラム
へ飛翔しやすいようにｄｕｔｙ比を設定することよっ
て、効率よく正帯電のトナーを現像剤容器内から排出で
きる。

【００９９】次に、上述したバイアス設定を用いた画像
形成装置を用いて実施例１と同様にカブリ量の評価を行
った。

【０１００】その結果、トナーＬＯＷ検出後でもカブリ
量は１．２％であり、前述の実施例と同様に問題ないカ
ブリ量になった。

【０１０１】このように、トナーの残量が白抜け画像が
発生する間際であることを検知した以降は現像バイアス
の設定を変更し、逆極性のトナーを現像剤容器１３内か
ら排出することによって、トナーがなくなるまでカブリ
がなく、さらに経済的に良好な出力画像を得ることがで
きる。

【０１０２】当然のことながら、上記実施例１〜３で述
べてきた現像バイアスのＤＣ成分やＡＣ成分の周波数や
ｄｕｔｙ比の変更を組み合わせることによっても、現像
剤容器内から逆極性トナーを排出することが可能であ
り、カブリ量を低減する効果が十分に得られる。

【０１０３】

【発明の効果】以上の実施例で説明してきたように、本
発明にかかわる第１の発明によれば、像担持体を一様に
帯電する帯電手段と、帯電極性が逆極性の粒子が外添さ
れた現像剤と、前記現像剤を保持・搬送し像担持体上の
潜像を現像する現像剤担持体にバイアスを印加するバイ
アス印加手段と、前記現像剤の残量を検知する現像剤残
量検知手段と、前記現像剤担持体および帯電手段に印加
するバイアスを制御するバイアス制御手段と、を有する
画像形成装置において、前記現像剤は帯電極性が前記現
像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤であり、前記現
像剤残量検知手段は現像剤の残量が所望量以下になった
ことを検知する手段であり、前記印加バイアス制御手段
は前記現像剤残量検知手段により現像剤の残量が所定量
以下になったことが検知されると、非画像形成時に印加
する現像および帯電バイアスの設定を変更する手段であ
ることを特徴とする画像形成装置により、現像剤を無駄
に消費することなく、現像剤を使い切るまでカブリのな
い良好な出力画像が得られる。

【０１０４】第２の発明によれば、前記現像剤に外添さ
れる帯電極性が前記現像剤と逆極性の粒子が、チタン酸
ストロンチウムであることを特徴とする前記第１項に記
載の画像形成装置により、現像剤を無駄に消費すること
なく、現像剤を使い切るまでカブリのない良好な出力画
像が得られる。

【０１０５】第３の発明によれば、前記現像剤残量検知
手段により現像剤の残量が所定量以下になったことを検
知した以降の非画像形成時に印加するバイアスの設定
は、正極に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体
に移動させる設定であることを特徴とする前記第１項ま
たは第２項に記載の画像形成装置により、現像剤を無駄
に消費することなく、現像剤を使い切るまでカブリのな
い良好な出力画像が得られる。

【０１０６】第４の発明によれば、非画像形成時に正極
に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動さ
せるバイアスの設定は、像担持体の帯電電位と、現像剤
担持体に印加されているバイアスの直流成分との電位差
が画像形成時よりも大きく設定されていることを特徴と
する前記第１項乃至第３項いずれかに記載の画像形成装
置により、現像剤を無駄に消費することなく、現像剤を
使い切るまでカブリのない良好な出力画像が得られる。

【０１０７】第５の発明によれば、非画像形成時に正極
に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動さ
せるバイアスの設定は、像担持体に印加されているバイ
アスの交流成分のピーク間電圧が画像形成時よりも大き
く設定されていることを特徴とする前記第１項から第３
項に記載の画像形成装置により、現像剤を無駄に消費す
ることなく、現像剤を使い切るまでカブリのない良好な
出力画像が得られる。

【０１０８】第６の発明によれば、非画像形成時に正極
に帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動さ
せるバイアスの設定は、像担持体に印加されているバイ
アスの交流成分のデューティー比が画像形成時と異なる
ことを特徴とする前記第１項から第３項に記載の画像形
成装置により、現像剤を無駄に消費することなく、現像
剤を使い切るまでカブリのない良好な出力画像が得られ
る。

【０１０９】第７の発明によれば、少なくとも帯電極性
が現像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現
像剤を保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤
担持体とを一体としたプロセスカートリッジを前記第１
項から第６項に記載の画像形成装置に着脱自在としたこ
とを特徴とする画像形成装置により、現像剤を無駄に消
費することなく、現像剤を使い切るまでカブリのない良
好な出力画像が得られる。

【０１１０】第８の発明によれば、少なくとも帯電極性
が現像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤と、前記現
像剤を保持・搬送し像担持体上の潜像を現像する現像剤
担持体とを一体とし、前記第１項から第６項に記載の画
像形成装置に着脱自在としたことを特徴とするプロセス
カートリッジにより、現像剤を無駄に消費することな
く、現像剤を使い切るまでカブリのない良好な出力画像
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の特徴を示す流れ図

【図２】 現像時の電位設定を示す図

【図３】 白抜け画像発生時のトナー残の状態を示す図

【図４】 従来の画像形成装置を用いた場合のカブリ量
推移を示す図

【図５】 正帯電トナーが白地部に現像される様子を示
す図

【図６】 チタン酸ストロンチウムの現像量の推移を示
す図

【図７】 実施例１で使用する画像形成装置を示す図

【図８】 実施例１の画像形成時のバイアスを示す図

【図９】 実施例１で使用するトナー残量検知手段を示
す図

【図１０】 実施例１で使用するトナー残量検知手段の
動作を示す図

【図１１】 実施例１で使用するトナーＬＯＷ検知後の
バイアス設定を示す図

【図１２】 カブリ量の測定ヶ所を示す図

【図１３】 実施例１の評価結果を示す図

【図１４】 実施例２のプロセスカートリッジを示す図

【図１５】 実施例２で使用するトナーＬＯＷ検知後の
バイアス設定を示す図

【図１６】 現像Ｖｐｐとカブリ量の関係を示す図

【図１７】 実施例３で使用するトナーＬＯＷ検知後の
バイアス設定を示す図

【図１８】 従来の画像形成装置を示す図

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電装置 ３ 露光装置 ５ 現像剤（トナー） ６ 現像剤残量検知手段 ７ クリーニング装置 ７１ クリーニングブレード ７２ 廃トナー容器 ８ 定着装置 ９ 転写装置 １０ 現像装置 １１ 現像ローラ １２ 現像ブレード １３ 現像剤容器 １５ バイアス制御手段 ５０ 不揮発性記憶手段（メモリ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 聖一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H005 AA08 CB07 CB08 DA03 2H027 DD02 EA05 EC06 EC15 EC18 EC20 EF07 EF12 2H073 AA03 BA04 BA07 BA09 BA13 BA22 BA43 CA02 2H077 AD06 AD13 AD17 AD36 AD37 BA09 CA19 DA15 DA42 DA58 DB08 EA14 EA24

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤と、像担持体を一様に帯電する帯
   電手段と、前記現像剤を保持・搬送し像担持体上の潜像
   を現像する現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス
   印加手段と、前記現像剤の残量を検知する現像剤残量検
   知手段と、前記現像剤担持体および帯電手段に印加する
   バイアスを制御するバイアス制御手段と、を有する画像
   形成装置において、 前記現像剤は帯電極性が前記現像剤と逆極性の粒子が外
   添された現像剤であり、前記現像剤残量検知手段は現像
   剤の残量が所定量以下になったことを検知する手段であ
   り、前記バイアス制御手段は前記現像剤残量検知手段に
   より現像剤の残量が所定量以下になったことを検知する
   と、非画像形成時に印加する現像および帯電バイアスの
   設定を変更する手段であることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記現像剤に外添される帯電極性が前記
   現像剤と逆極性の粒子は、 チタン酸ストロンチウム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。
3. 【請求項３】 前記現像剤残量検知手段により現像剤の
   残量が所定量以下になったことを検知した以降の非画像
   形成時に印加するバイアスの設定は、 所望の極性と逆極性に帯電した現像剤を現像剤担持体か
   ら像担持体に移動させる設定であ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。
4. 【請求項４】 非画像形成時に、所望の極性と逆極性に
   帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させ
   るバイアスの設定は、 像担持体の帯電電位と、現像剤担持体に印加されている
   バイアスの直流成分との電位差が画像形成時よりも大き
   く設定されていることを特徴とする請求項１乃至３いず
   れかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 非画像形成時に、所望の極性と逆極性に
   帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させ
   るバイアスの設定は、 像担持体に印加されているバイアスの交流成分のピーク
   間電圧が画像形成時よりも大きく設定されていることを
   特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 非画像形成時に、所望の極性と逆極性に
   帯電した現像剤を現像剤担持体から像担持体に移動させ
   るバイアスの設定は、 像担持体に印加されているバイアスの交流成分のデュー
   ティー比が画像形成時と異なることを特徴とする請求項
   １乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 少なくとも帯電極性が現像剤と逆極性の
   粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を保持・搬送し
   像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体とを一体とし
   たプロセスカートリッジを請求項１乃至６いずれかに記
   載の画像形成装置に着脱自在としたことを特徴とする画
   像形成装置。
8. 【請求項８】 少なくとも帯電極性が現像剤と逆極性の
   粒子が外添された現像剤と、前記現像剤を保持・搬送し
   像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体とを一体と
   し、請求項１乃至７いずれかに記載の画像形成装置に着
   脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。