JP5053733B2

JP5053733B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5053733B2
Application number: JP2007176299A
Authority: JP
Inventors: 昌則秋田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: US7991312B2; US20090010665A1; JP2009014985A

Description

本発明は、現像剤によって現像を行う現像装置およびこのような現像装置を備えた、例えば、複写機やプリンタなどの画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する２成分現像方式が広く利用されている。

２成分現像方式は、現在知られている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。しかしながら、画像印字部が極端に少ない画像を多量枚数形成した場合、トナーを消費される頻度が極端に減り、現像装置内でトナーが長時間とどまりつつ攪拌回転され続けるため、トナーが劣化してしまう現象が発生していた。一般にトナーには、付着力軽減や電荷付与を狙いとして他種の機能粒子（外添剤）が外添されている。例えば、ポリエステル系樹脂で形成されたトナー母体に、外添剤が外添されるが、長時間の攪拌回転による摩擦によって機能粒子が剥がれる、もしくはトナー母体に埋め込まれ本来の機能が発揮されなくなる。トナーが劣化すると、がさつきが悪化したり、所謂、かぶり等の問題が発生する。

このため、例えば、特許文献１に記載されているように、トナー消費が一定時間ない場合は、画像形成後のタイミングでトナーを所定量消費する、所謂、吐き出し制御によって対策が行われている。またトナーを吐き出しする際には、各種パターンの潜像を形成してトナー吐き出し量を制御している。これにより回転劣化したトナーを任意の量だけ吐き出すことにより、現像装置内にトナーが長時間とどまり攪拌回転による劣化することを防止している。
特開平０８−３１４２５３号

しかしながら、上記のような従来技術を用いた場合には、画像形成動作後もしくは画像形成と画像形成の間に一旦停止してトナー吐き出し制御を行う必要があるため、ダウンタイムが生じてしまう。

さらに上記のような従来技術を用いた場合、一定時間消費されていないトナーを任意の量消費することは可能であるが、以下に述べる問題が生じる。まず、電子写真に用いられる一般的なトナーの粒度分布についてはじめに説明する。トナーは、平均粒径が一般に５〜１０μｍ程度であるが、例えば平均粒径が５μｍのトナーであっても一定のばらつきをもつ分布をもっている。本執筆者の検討結果、同時間摩擦を受けたトナーでも、上述したがさつき、かぶりに影響するトナーは、粒径の小さいトナーであることが判明した。後に、詳細に説明する。よって画像印字率が小さく長時間摩擦を受けた場合に行う吐き出し制御によって、本来吐き出すべきトナーは粒径の小さいトナーである。しかし、従来の吐き出し制御を行った場合、現像機内のトナーの平均的な粒径のものが現像されてしまうため、効率的な吐き出しとはいえなかった。換言すると、がさつきやかぶりを防止するために、必要量以上のトナー消費が必要となるのである。

そこで本発明の目的とするところは、トナーの吐き出し動作をより効率的に行なえる画像形成措置の提供にある。

上記の目的は、以下のような発明からなる画像形成装置によって達成される。
像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された前記像担持体に静電像を形成する静電像形成装置と、トナーとキャリアを有する現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に電圧を印加することで前記静電像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、前記像担持体の表面における長手方向において、前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域と前記現像剤担持体との電位差を、前記転写媒体に対向する領域における非画像部と前記現像剤担持体との電位差よりも小さくするモードを実行可能なコントローラと、を備えた画像形成装置であって、
前記コントローラは、前記転写媒体の前記長手方向の長さに応じて、前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域と前記現像剤担持体との電位差を変更することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、トナーの吐き出し動作をより効率的に行なえる。

以下、本発明に係る画像形成装置を、図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その配置関係などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る現像装置および画像形成装置について説明する。

まず図１を参照して現像装置１について詳しく説明する。図１は本発明の実施の形態に係る現像装置の模式的断面図である。

現像装置１の装置本体内には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されており、その初期状態における現像剤中のトナー濃度は７％である。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画質形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

現像装置１の装置本体は感光ドラム（像担持体）２８に対向した位置に相当する現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ（現像剤担持体）３が、回転可能に配置されている。

この現像スリーブ３は非磁性材料で構成されており、磁界発生手段である固定のマグネット４を内包している。そして、現像動作時には図１中矢印方向に回転し、現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持しつつ現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に２成分現像剤を供給して、感光ドラム２８に形成されている静電潜像を現像する。

なお本実施の形態１では、現像スリーブ３と感光ドラム間の最近接距離は３００μｍに設定している。

また本実施の形態１の画像形成装置において、図１０のように、長手方向最大紙サイズは３３０ｍｍの仕様であって、画像形成可能幅は３４０ｍｍと最大紙サイズより１０ｍｍ長く設定している。ここで、画像形成可能幅とは、トナー像を形成可能な領域であって、現像スリーブ長手方向における現像剤を担持している領域のことである。そして、現像スリーブにおける現像剤担持域が３４０ｍｍになるように、現像スリーブ表面のサンドブラスト領域及び固定マグネット４を設定してある。また、感光ドラム長さ及び帯電装置による帯電可能領域の長さ、露光装置による露光可能領域の長さは、部品公差を含めても、現像剤コート域が確実に露光／帯電部に収まるように３５０ｍｍに設定されている。なお、最大紙サイズ長よりも画像形成可能幅を大きくしている理由については、本実施の形態に関わる部分であり以下に説明する。

図１及び図１１は現像装置であり、図１は横断面図、図１１は上から見た図である。静電像を現像した後の現像スリーブ３上の二成分現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像剤容器２内に回収される。又、現像剤容器２内に回収された現像剤は、第一スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）、第二スクリュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）の２本のスクリューによって、再び現像剤容器２内を循環し、混合撹拌される。ここで、現像剤循環の方向は、第一スクリュー２ａ側で図１１の奥側から手前側に向かう方向、第二スクリュー２ｂ側では図１１の手前側から奥側に向かう方向である。また第一スクリュー２ａ、第二スクリュー２ｂはそれぞれ軸受部材たるベアリング３２ａ〜３２ｄを介して支持部材としての現像剤容器２に軸を支持されている。そして、手前側のベアリング３２ａ，３０ｂ及び奥側のベアリング３２ｃ，３２ｄはそれぞれ隣接した配置となっている。

新しいトナーを供給するための供給手段としてのトナーカートリッジ５は、略円筒形で画像形成装置本体（現像装置本体）から容易に脱着可能に構成されている。なお、図３は、装置本体から取り外したトナーカートリッジの模式的一部破断斜視図である。トナーカートリッジ５は、画像形成装置本体に対して手前側から挿入し、手前側の把手５ｃを右側にひねることで回転し、この回転動作によってトナー補給口６ａが開口する。なお、トナーカートリッジ５を画像形成装置本体から離脱する際には、把手５ｃを左側にひねることで開口部が閉じ、内包する粉体が外部にもれることはない。

また、トナーカートリッジ５内には、補給されるトナーを攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。図３にトナーカートリッジ５の内部が一部示されている。攪拌部材７は、樹脂フィルムなどをらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するよう構成されている。そして適宜回転することで、トナーカートリッジ５内のトナーを攪拌し、またトナーの補給を補助する機能を備える。画像形成によって消費された分のトナーは、攪拌部材７の回転力と重力によって、トナーカートリッジ５からトナー補給口６ａを通過して、現像容器２に配設された補給スクリュー８へと搬送される。そして、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。このようにして、トナーカートリッジ５から現像装置１の装置本体内に補給トナーが補給される。また、トナーの補給量は補給スクリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。

次に、本実施の形態にて用いられる２成分現像剤、すなわち、トナーおよびキャリアについて説明する。
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエテスル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上かつ８μｍ以下が好ましい。なお、本実施の形態における体積平均粒径は５．８μｍとした。

又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍである。また、抵抗率は１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施の形態では１０^８Ωｃｍ以上のものを用いた。

尚、本実施の形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。

測定装置としては、電気抵抗式の粒径分布測定装置ＳＤ−２０００（シスメックス社製）を用いた。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。

試料を懸濁した電解水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のＳＤ−２０００により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

次に図２を参照して、本発明の実施の形態に係る画像形成装置全体の構成等について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の模式的断面図である。

図２において、まず帯電装置としての帯電器２１によって一様に帯電された像担持体としての感光ドラム２８の表面を、静電像形成装置としてのレーザー（露光装置）２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電像を形成する。そして、画像部である静電像を、上述した現像装置１によって現像することで、感光ドラム２８上にトナー像を形成する。本実施例では、レーザ光により露光した明部（画像部）電位にトナーを付着させる、反転現像方式を用いる。この像担持体上のトナー像が、転写帯電器（転写装置）２３に印加される転写バイアスによって、転写ベルト２４によって搬送される記録紙（転写媒体）２７上に転写される。そして、トナー像が転写された記録紙２７は、転写ベルト２４から剥離され、定着器２５によって加圧かつ加熱され、永久画像を得る。また、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー（クリーニング装置）２６により除去され、次の画像形成に備える。

一般に二成分現像装置では、非画像部にトナーが現像されないように（即ちかぶりが生じない様に）、非画像部と現像スリーブとの間に電位差を設けている。この電位差は、画像部現像スリーブとの間の電位差とは逆の電位差となっている。この、非画像部と現像スリーブとの間に電位差を、以後、かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）と称する。これは、現像器内のトナーが所定極性を持っているため、かぶり取り電位によりトナーが非画像部から遠ざけられることを利用している。逆に、かぶり取り電位差Ｖｂａｃｋが大きい場合には、かぶり取り電位差によって生じるクーロン力が、プラス極性に帯電した磁性キャリアに影響を及ぼす。このクーロン力が、現像スリーブから得ている磁気担持力より大きくなり、キャリアが感光ドラムの白地部（非画像部）に付着しやすくなる。従って、このかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋは、現像スリーブの現像極の磁束密度やトナー及びキャリアの特性により適正な電位差に設定される。

図４には、帯電装置２１によって帯電された感光ドラム表面（像担持体表面）を、レーザー２２によって露光した後の、ドラム長手方向のドラム表面上の電位と、現像スリーブに印加される電圧（現像バイアス電位）が示されている。本実施例では、トナーはネガ帯電されたネガトナーを用い、ネガ帯電された感光体ドラム上の露光部（画像部）に対し、ネガトナーを現像することでトナー像を可視化する。図４に示すように、感光ドラム２８の表面電位は、帯電器２１によって−５００Ｖとなるように一様に帯電されている。また、転写媒体に対向する領域とは、転写動作が行われる際に、感光ドラム長手方向における転写媒体が対向する領域のことである。画像部は、レーザーによって露光され−１００Ｖになる。非画像部は、−５００Ｖである。画像部を現像する時の現像バイアスは、−３５０Ｖであり、レーザーによる露光部の電位と現像バイアス電位との差で与えられる現像電位（Ｖｃｏｎｔ）は２５０Ｖとなり、ドラム上にトナーが現像される。一方、白地部（非画像部）電位は−５００Ｖなので、現像バイアス電位と白地部電位との差で与えられるかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）は１５０Ｖとなる。これにより、ドラム上からかぶりトナーが現像スリーブ３側に引き戻される。このかぶり取り電位によって、転写材（転写媒体）上の白地部（非画像部）にかぶりトナーが形成されることを防止している。なお、上記で記した現像バイアスはＤＣ電圧であって、本実施の形態では現像バイアスにＤＣ電圧に対して、電圧のピークトゥピークが１．５ｋＶになるＡＣ矩形バイアスを重畳している。ここまでの説明は、通常の画像形成動作に対応した、通常モードに関する説明である。

次に、かぶり取り電位を利用して劣化したトナーを排出するための動作とその効果について、図７を用いて説明する。本実施の形態１においては、転写媒体に対向する領域に対して長手方向の外側の領域（最終的にシート上に画像形成され得ない領域に対応する部分を意味する）Ａ，Ｂでは、まず、画像部と同様に感光ドラムは−５００Ｖに一旦帯電される。しかしその後、レーザー２２によってこのＡ，Ｂの領域が弱露光され、感光ドラムの表面電位を−４００Ｖにして、Ｖｂａｃｋを５０Ｖとしている。上記で説明したように、一般にＶｂａｃｋは、非画像部にトナーが現像されないように設定するのものである。そして、本実施例１では、画像形成領域内の非画像部にネガトナーが現像されないようにするためのＶｂａｃｋの適正値は、上述したとおり１５０Ｖである。よって、Ｖｂａｃｋ＝５０Ｖの非画像部には、かぶりトナーが感光体ドラム上に残り易くなる。

本実施の形態ではこの現象をもちいて、図９に示すとおり、画像一枚毎に画像データを読み込み、このデータから画像印字率を検知し、この画像印字率が所定値以下の場合、転写媒体対向領域よりも外側の領域でのＶｂａｃｋを小さくするモードを実行する。このモードでは、外側の領域へのかぶりが増加するので、このかぶりトナーによってトナーの消費が行われることになる。一方、画像印字率が所定値を超えている場合には、このモードは実行されない。なお、このモードは、制御手段であるところのコントローラ５０によって実行可能となっている。

なお画像印字率の検出については、本実施の形態では、ＣＣＤ等で読み取った、形成される画像の画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数を用いている。つまり、画像信号処理回路の出力信号のレベルが、画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿１枚当たりのビデオカウント数Ｔが求まるようになっている。印字率１００％（全ベタ）時のビデオカウント数から一回のジョブ当たりの画像印字率が算出される。

そして一回のジョブ当たりの画像印字率が、所定の閾値（本実施例では１％）以下の場合は、上述した外側の領域のＶｂａｃｋを５０Ｖに設定して、かぶりによってトナーを消費させる。印字率が１％より大きい場合は、通常画像形成、すなわち外側の領域のＶｂａｃｋを画像領域と同様の１５０Ｖに設定する。なお、本実施例では上記閾値を１％に設定しているが、現像剤や現像ハード構成に応じて現像空回転時のトナーの劣化状態が変わるため、使用する現像剤及び現像ハードに応じて上記閾値は任意に設定可能である。

上記のように画像形成中の非画像領域を用いてトナーを消費するために、従来のようにトナー吐き出し制御のために画像形成間隔を広げる必要がない。また、かぶりトナーとしてトナーを消費させることによって、低印字画像の連続プリント時に発生する、がさつきやかぶりといった画像欠陥を効率的に防止できるというメリットがある。その理由を、以下に詳細に説明する。

従来の技術で説明したとおり、長時間の現像装置内で攪拌回転による摩擦によって劣化したトナーのうち、かぶりやがさつき等の画像欠陥に生じやすいトナーは、ある範囲で粒度分布をもつトナーの中で、特に微粉側のトナーである。図５は、初期状態の現像剤と、一定枚数白紙画像を通紙された耐久剤の、Ｖｂａｃｋに対するかぶりトナー量を示す。図５の示すように、耐久剤のほうが初期剤に比べて同じＶｂａｃｋ値に対するかぶりトナー量が多いことがわかる。図６、図８は、それぞれＶｂａｃｋ値に対する感光体ドラム上の初期と耐久剤のかぶりトナー平均粒径及び微粉率（全トナー個数中の２μｍ以下の個数）を示す。図６及び図８は、耐久剤のかぶりトナーの粒度分布が、初期剤のかぶりトナーの粒度分布に対して微粉化していることを示している。すなわち、これは耐久後の特に微粉トナーがかぶり易いことをしめしており、この結果長期間空回転劣化したトナーの特に微粉トナーが、かぶり悪化の主要因であることが判明した。

なお、耐久後の特に微粉トナーがかぶり易い理由は以下のように考えられる。そもそもトナーには、例えばシリカのような外添剤をトナー母体に外添している場合が多く、このような外添されたトナーは、未外添のトナーに比べて非静電的な付着力を軽減させる効果があることがよく知られている。非静電付着力を軽減することによって、感光体ドラム上の潜像と現像スリーブに印加するバイアス間の電界に応じて忠実にトナー現像される。しかしこのトナーに外添されている外添剤は、長時間、現像装置内で摩擦を受けることによって、剥がれる若しくはトナー母体に埋め込まれて、本来の非静電付着力軽減という機能を損なわれる場合がある。このように、非静電付着力が著しく損なわれた場合、感光体ドラム上の潜像に忠実に現像されるべきトナーが、非潜像部に非静電的に付着してしまい、且つＶｂａｃｋ電界によっても剥離できず、かぶり等の画像欠陥を生じさせる。更にこの現象は、トナー粒径が小さくなるとトナー表面積に比例するトナー電荷量が小さくなる。よって、Ｖｂａｃｋ電界に対する静電気力に対して相対的に非静電付着力の割合が大きくなり、その結果、微粉トナーが顕著にかぶり易い傾向になると考えられる。

がさつきの悪化についても同様の理由から、耐久後の微粉トナーが悪化させていると考えられる。そもそも感光体ドラム上の高精細に描かれた潜像を、トナー像で忠実再現を実現できれば、所謂がさつき感は生じない。本来、潜像ではない非画像部にトナーがのることにより、微小な濃度ムラが発生してがさつき感が生じる。すなわち感光体の非画像部電位部にトナーが付着するという意味で、がさつきとかぶりとは同様の現象である。よって、かぶりと同様に、耐久後の微粉トナーが、がさつき感を悪化させていると考えられる。

以上説明したように、印字率が小さい状態で長時間空回転にさらされたトナーのうち、特に微粉側のトナーがかぶり／がさつきを顕在化させている。よって、この微粉側のトナーを優先的に消費させれば、無駄にトナー消費をすることなく、かぶり／がさつき画像欠陥を抑えることが可能になる。

本実施例においては、画像形成中の、転写媒体対向領域の外側の領域を用いて、弱いＶｂａｃｋ電界でトナーをかぶらせることによって微粉側のトナーで且つ劣化トナーを効率的に消費する構成を用いている。上記で説明したように、そもそも微粉トナーの方が、トナー一粒当たりの電荷が小さく、その分非静電付着力の及ぼす影響が相対的に大きくなる。よって、微粉トナーは、Ｖｂａｃｋ電界による電気力によって制御しにくい状態にある。よって、微粉トナーは、強いＶｂａｃｋ電界にさらさないと、感光体ドラム上の非静電付着力を引き剥がせない。特に耐久劣化によって非静電付着力が強いトナーでは、上記現象が顕著になる。この傾向を利用し、本実施の形態ではＶｂａｃｋ電界でトナーをかぶらせることによって、効率的に劣化した微粉トナーを消費させている。なお、図６、８が示すように、一定の粒度分布を持つトナーの微粉側を効率的に消費するためには、Ｖｂａｃｋを大きく設定することが好ましい。しかし、図５で示すとおりＶｂａｃｋを大きく設定しすぎると、かぶりトナー自体の量が少なくなり、所望量のトナー消費ができなくなる。よって、微粉トナー割合とトナーかぶり量の関係から適正なＶｂａｃｋの値が決定される。本実施例では、この観点から微粉トナー吐き出し時のＶｂａｃｋ設定値を、５０Ｖにしている。

以下に、本発明の実施例における効果を、従来技術と比較した結果を、表１に示す。

表１において、実験（ａ）と実験（ｂ）は、本発明の構成であって、実験（ａ）は現像剤が初期の状態、実験（ｂ）は現像剤が耐久した状態での実験である。また、実験（ｃ）は、従来技術構成における実験である。ここでの従来技術構成とは、形成する画像の印字率を算出し、算出した印字率が所定値（例えば２％）を下回った場合に、トナーの吐き出し動作を行う技術である。この従来技術においては、吐き出したトナー量と、それまでの画像形成で消費されたトナー量とを合わせて、印字率２％相当のトナー消費量となるように、トナー吐き出し量の設定を行う。また、表１において、結果（ａ）は、トナー吐き出し動作を行なった際の、画像１枚当たりの吐出し量を表している。結果（ｂ）は、吐き出されたトナーにおける２μｍ以下のトナーの割合を表している。結果（ｃ）は、吐き出されたトナーにおける２μｍ以下のトナーの重量を表している。

表１より、Ｖｂａｃｋ５０Ｖ設定時におけるトナー吐き出し量は、約１．４〜３．３ｍｇ（Ａ４一枚当たりの両端部で現像するかぶりトナー総量）であり、従来技術で為されている低印字モードのトナー吐き出し量と比較して、少ない量である。従来技術で行われている低印字率時のトナー吐き出し制御では、平均印字率１〜２％程度以上になるようにトナー吐き出し制御を行っている場合が多い。すなわちベタ白画像のような印字率０％画像が形成された際には、印字率１〜２％相当のトナー量３．４〜６．８ｍｇ（Ａ４一枚当たり）のトナーを吐き出すことになる（トナーベタ載り量を０．５５ｍｇ／ｃｍ^２）。本実施例では、図８が示すとおり、Ｖｂａｃｋ５０Ｖのかぶりトナーの微粉率（全トナー個数中の２μｍ以下の割合）は２０％であり、通常現像時の微粉率２％の約１０倍である。なお、ここで言う通常現像時の微粉率とは、通常の画像を現像した際のトナーにおける微粉率のことを指す。低印字モードでの画像欠陥を引き起こす２μｍ以下の微粉トナーの吐き出し量については、表１に示すとおり、本実施例の方が従来技術に比べてむしろ多い。この結果、従来の吐き出し量に比べて非常に少ないトナーの吐き出し量であっても、がさつき／かぶりという画像欠陥を防止できるのである。なお、上記構成を用いるため、本実施例では図１０に示すとおり、少なくとも最大紙サイズ（長手方向）よりも長い領域で帯電、露光、現像する構成となっている。

なお、両端部でのかぶりトナーは、電荷量が小さく、感光体ドラムと非静電付着しているトナーであるので、転写部においてほとんど転写されずに、感光ドラム２８上で搬送されてクリーニング装置（クリーナー２６）で回収される。なお、微量ではあるがかぶりトナーが転写ローラに転写される場合もあるが、この場合は、転写ローラクリーニングによって回収する構成を用いてもよい。

なお、これまでの説明で用いた感光ドラム上電位、現像バイアス、Ｖｃｏｎｔ、Ｖｂａｃｋ等の値はこれら値に限ったものではなく、現像剤や装置構成の違いによって適宜変わるものであることはいうまでもない。

以上のように、本実施例によれば、長期間耐久されたトナーをかぶりトナーとして消費することによって、画像問題を発生させやすい劣化微粉トナーが優先的に消費することができる。これにより、ダウンタイムを発生させず、また、効率的な吐き出し動作を行なうことができる。

〔実施例２〕
上記第１実施例では、長手方向の画像領域のサイズ、すなわち転写媒体（紙）サイズに関わらず、一律に非画像形成領域のＶｂａｃｋ＝５０Ｖに設定していた。これに対し、第２実施例では、低ＤＵＴＹ吐き出し時に設定する、転写媒体に対向する領域よりも外側の領域におけるＶｂａｃｋの設定値を、転写媒体の長手方向の長さに応じて変更している。なお構成については第１実施例の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

第１実施例で説明したとおり、本発明の特徴は、画像形成中の外側の領域のＶｂａｃｋを下げて、かぶりトナーによって劣化トナーを消費することにある。なお、外側領域の面積は当然、使用される紙の長手方向の長さによって変わる。例えば、長手方向紙サイズ２９７ｍｍであるＡ４サイズと、長手方向紙サイズ２１０ｍｍであるＡ４Ｒサイズでは外側の領域の長さが８７ｍｍ異なる。よって、同じＶｂａｃｋで設定すると当然、Ａ４Ｒ通紙時の外側領域でのかぶりトナー消費量の方が、Ａ４時よりも多くなる。換言すると、Ａ４サイズ通紙時に比べて劣化トナーを過剰に吐き出していることになる。よって、Ａ４サイズ時のＶｂａｃｋ設定値を５０Ｖに対して、例えばＡ４Ｒ設定時はＶｂａｃｋ設定値を７０Ｖに設定する。これにより、単位面積あたりのかぶり量を減らして、かぶりトナー総量を紙サイズに寄らず一律にできる。また、更に紙サイズが小さいＡ５Ｒサイズ使用時は、Ｖｂａｃｋ設定値を１１０Ｖに設定してもよい。

第１実施例で述べたように、かぶりトナー中の微粉割合は、Ｖｂａｃｋ電界を大きくするにつれて増える傾向にある。よって、Ｖｂａｃｋを大きく設定するほど、微粉劣化トナーを効率的に消費できる。しかしながらＶｂａｃｋを大きくすると、かぶりトナー吐き出し量自体が減ってしまうため、微粉トナー吐き出し効率と総量を考慮して、Ａ４サイズ使用時にはＶｂａｃｋ＝５０Ｖに設定している。つまり、長手方向サイズが短い紙サイズを用いる場合は、Ｖｂａｃｋを大きめに設定しても非通紙域面積が大きいためかぶりトナー総量を稼げるため、Ｖｂａｃｋを高めに設定するほうが更に効率的に微粉劣化トナーを排出できる。

以上説明したように、第２実施例で述べた制御をもちいることで、使用する紙サイズに応じて適正な非画像形成領域のＶｂａｃｋを設定しているために、第１実施例で述べた効果が更に向上する。

以上、本発明につき、上述のような実施例を挙げて説明を行ってきたが、本発明は、上述の実施例の構成に限定されるものではない。

本発明に係る現像装置の模式的断面図。本発明に係る画像形成装置の模式的断面図。現像剤カートリッジの模式的一部破断斜視図。従来の画像形成装置における各部の電位関係を示す電位関係図。Ｖｂａｃｋ電位に対する初期トナー及び耐久トナーのかぶりトナー量の関係を表したグラフ。Ｖｂａｃｋ電位に対する初期トナー及び耐久トナーのかぶりトナーの粒径を表したグラフ。本発明の画像形成装置におけるかぶりトナー吐き出し時における、各部の電位関係を示す電位関係図。Ｖｂａｃｋ電位に対する初期トナー及び耐久トナーのかぶりトナーにおける２μｍ以下のトナーの割合を示したグラフ。本発明における制御のフローチャート。本発明の画像形成装置における各部材の長手方向のサイズを表した図。本発明現像装置の内部を上方から見た図。

符号の説明

１現像装置
２現像容器
２ａ現像剤循環スクリュー
２ｂ現像剤循環スクリュー
３現像スリーブ（現像剤担持体）
４マグネット
５カートリッジ
６ａ現像剤補給口
７攪拌部材
８補給スクリュー
１０トナー濃度検出装置
１１パッチ画像濃度検知センサー
２１帯電装置
２２レーザー（静電像形成装置）
２３転写帯電器（転写装置）
２４転写ベルト
２５定着器
２６クリーナー
２６磁気ブラシクリーニング装置
２７記録紙（転写媒体）
２８感光ドラム（像担持体）

Claims

像担持体を帯電する帯電装置と、
帯電された前記像担持体に静電像を形成する静電像形成装置と、
トナーとキャリアを有する現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に電圧を印加することで前記静電像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
前記像担持体の表面における長手方向において、前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域と前記現像剤担持体との電位差を、前記転写媒体に対向する領域における非画像部と前記現像剤担持体の電位差よりも小さくするモードを実行可能なコントローラと、を備えた画像形成装置であって、
前記コントローラは、前記転写媒体の前記長手方向の長さに応じて、前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域と前記現像剤担持体との電位差を変更することを特徴とする画像形成装置。
前記静電像形成装置は、前記像担持体表面を露光するための露光装置を備え、
前記コントローラは、前記像担持体における前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域に対して露光を行うことで、所定の表面電位を得ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記コントローラは、形成される画像の画像印字率が、所定値以下であった場合に、前記モードを実行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。
前記コントローラは、前記転写媒体の搬送方向に直交する幅方向の長さが所定長さよりも小さいときは大きいときに比べ、前記転写媒体に対向する領域よりも外側の領域と前記現像剤担持体との電位差を大きくす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。