【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して画像を得る、複写機、プリンタ、ファクシミリ等とされる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では、像担持体に形成された静電潜像を、現像器の現像剤担持体上に担持した現像剤により、現像剤担持体に現像バイアスを印加した下で現像し、トナー像として可視化することを行っている。

【０００３】近年、画像の高質化のために、この現像バイアスとして、図３に示すような直流成分に交流成分を断続的に重畳したブランクパルスが用いられている。 このブランクパルスを用いた現像方式は、図４に示すような矩形バイアスに比べて、２成分現像剤のトナー濃度の変動の影響を受けにくく、またハイライト部の再現性に優れた高品位な画像を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブランクパルスを用いた現像方式には、以下に述べるような問題点があった。

【０００５】ブランクパルスを現像バイアスとして用いると、現像剤中のトナーのうちの粒径の大きいものが多く現像に消費され、粒径の小さなトナーは現像器に残留する。 このため現像を繰り返すと、現像器内の現像剤のトナー粒度分布は、初期の現像剤の粒度分布よりも粒径の小さい方に偏る。 このように初期の現像剤に比べて小粒径のトナーの割合が増加すると、トナーがチャージアップして画像濃度が低下する等、画像品位の低下をもたらす。

【０００６】これを防ぐには、現像器内に溜まった小粒径のトナーを排出して、現像器内の現像剤のトナー粒度分布を適正に維持すればよいが、上記のように、ブランクパルスによっては小粒径のトナーを排出することはできない。

【０００７】このため、従来は、現像剤のトナー粒度分布を適正に保つために、現像器内の現像剤を頻繁に交換することを要しており、ランニングコストの上昇を招いていた。

【０００８】本発明の目的は、現像器内の２成分現像剤中の小粒径トナーを消費して、現像剤の寿命を長く維持でき、現像剤の頻繁な交換をなくして、ランニングコストを低く抑制することができ、また高品位な画像を得ることもできる画像形成装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。 要約すれば、本発明は、
静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を、現像剤担持体上に担持した磁性キャリアと非磁性トナーとからなる２成分現像剤により、前記現像剤担持体に直流成分に交流成分を断続的に重畳したブランクパルスの現像バイアスを印加して現像する現像手段を有し、前記現像により得られた可視画像は、最終的に転写材に転写した後、定着を経て出力画像として出力される画像形成装置において、前記現像手段に前記現像バイアスの波形を変化させる制御部を設け、前記出力画像の形成時以外の動作時に、前記像担持体にトナー強制消費用画像の静電潜像を形成して、その潜像を、前記制御部により前記現像バイアスをブランクパルス以外の異なる波形に変化させて、前記異なる波形の現像バイアスを印加して現像し、前記像担持体にトナー強制消費用画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

【００１０】本発明によれば、前記異なる波形の現像バイアスは、直流成分に交流成分を連続的に重畳した波形の矩形バイアスである。 前記トナー強制消費用画像の画像形成を、前記出力画像の転写材への転写後の後回転時に行うことができる。 前記像担持体に形成されたトナー強制消費用画像を、前記像担持体に設置されたクリーナにより像担持体から除去する。 また、前記出力画像を形成する画像モードと前記トナー強制消費用画像を形成するメンテナンスモードとを切り替え可能に有し、前記メンテナンスモードに切り替えたときに、随時、前記トナー強制消費用画像の画像形成を行うことができる。 前記像担持体に形成されたトナー強制消費用画像を転写材に転写して像担持体から除去し、除去されたトナー強制消費用画像を転写材とともに排出する。

【００１１】また、本発明よれば、ベルト状の転写材搬送手段と、前記転写材搬送手段に沿って配置された複数個の像担持体と、前記各像担持体に１つずつ配置された色の異なる複数個の現像手段とを備え、前記複数個の像担持体に形成した各色の可視画像を前記転写材搬送手段により搬送される転写材に重ねて転写するようにすることができる。 あるいは、ドラム状の転写材搬送手段と、
前記転写材搬送手段に隣接して配置された１個の像担持体と、前記１個の像担持体に対し配置された色の異なる複数個の現像手段とを有し、前記１個の像担持体に順次形成した各色の可視画像を前記転写材搬送手段により搬送される転写材に重ねて転写するようにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例について図面に即して詳述する。

【００１３】実施例１ 図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 本画像形成装置は電子写真方式のフルカラー複写機を示す。

【００１４】このフルカラー複写機は、図１に示すように、装置本体内に第１、第２、第３、第４の画像形成ステーション（画像形成部）ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫを備え、この画像形成ステーションＰＭ〜ＰＫは、無端状の転写材搬送手段である搬送ベルト１６に沿って並設されている。 搬送ベルト１６は複数のローラに架設され、図の矢印方向に駆動され、表面に担持した図示しない転写材を、各画像形成ステーションＰＭ〜ＰＫへと順次搬送する。 搬送ベルト１６による転写材搬送方向の上流側延長上には給紙カセット３０が、下流側延長上には図示しない定着器がそれぞれ配設されている。

【００１５】各画像形成ステーションＰＭ、ＰＣ、Ｐ
Ｙ、ＰＫは実質的に同一の構成を有し、それぞれ専用の像担持体、本例では図の矢印方向に回転する電子写真感光ドラム４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｋを具備する。 各感光ドラム４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｋの周囲には回転方向に、それぞれ感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２２Ｍ、２
２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、感光ドラムに形成された静電潜像を現像する現像器９Ｍ、９Ｃ、９Ｙ、９Ｋ、現像により得られたトナー像を転写材へ転写する転写帯電器１７
Ｍ、１７Ｃ、１７Ｙ、１７Ｋ、感光ドラム上に残留した転写残りトナーを除去するドラムクリーナ２５Ｍ、２５
Ｃ、２５Ｙ、２５Ｋが順次配設されている。 各感光ドラムら４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｋの上方には、それぞれ像露光装置２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｋが設けられている。

【００１６】上記の現像器９Ｍにはマゼンタ色の現像剤が、現像器９Ｃにはシアン色の現像剤が、現像器９Ｙにはイエロー色の現像剤が、現像器９にはブラック（黒）
色の現像剤がそれぞれ収容されている。 これらの現像剤は、マイナスに帯電する非磁性トナーと、プラスに帯電する磁性キャリアとを混合した２成分現像剤とされている。

【００１７】像露光装置２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３
Ｋは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等からなり、電気デジタル画素信号の入力を受けて、この信号に対応して変調されたレーザービームを一次帯電器２
２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋと現像器９Ｍ、９Ｃ、９
Ｙ、９Ｋとの間でドラム母線方向に走査してドラム面を露光し、対応する色の静電潜像を形成するようになっている。 像露光装置２３Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号が、像露光装置２３Ｃにはシアン成分像に対応する画素信号が、像露光装置２３Ｙにはイエローマ成分像に対応する画素信号が、像露光装置２３
Ｋにはブラック成分像に対応する画素信号がそれぞれ入力される。

【００１８】また第１の画像形成ステーションＰＭと給紙カセット３０との間には、転写材吸着手段を構成する吸着帯電器と接地された金属ローラ（共に図示せず）
が、搬送ベルト１６を挟んで対向設置されており、カセット３０から供給される転写材を搬送ベルト１６に確実に吸着させるために、コロナ放電および電荷の注入を行う。 一方、第４の画像形成ステーションＰＫと定着器（図示せず）との間には除電用帯電器（図示せず）が設けられており、この除電用帯電器には搬送ベルト１６に吸着されている転写材を分離するために交流電圧が印加される。

【００１９】上記構成のカラー複写機において、転写材が給紙カセット３０から搬送ベルト１６上に給紙されると、上述の吸着帯電器および接地した金属ローラの作用により転写材は搬送ベルト１６上に確実に吸着される。
一方、搬送ベルト１６の矢印方向への移動にともなって、第１の画像形成ステーションＰＭの感光ドラム４Ｍ
にはマゼンタトナー像が、第２の画像形成ステーションＰＣの感光ドラム４Ｃにはシアントナー像が、第３の画像形成ステーションＰＹの感光ドラム４Ｙにはイエロートナー像が、そして第４の画像形成ステーションＰＫの感光ドラム４Ｋにはブラックトナー像がそれぞれ分担されて形成される。

【００２０】これらの画像は、転写材が搬送ベルト１６
の移動にともなって、第１、第２、第３、第４の画像形成ステーションＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫの感光ドラム４
Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｋの下部を順次通過して搬送される間に、それぞれの転写帯電器１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｙ、
１７Ｋにより転写材上に順次重ねて転写され、かくして、転写材上にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせた合成カラー画像が得られる。 転写が終了した感光ドラム４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４
Ｋは、それぞれのクリーナ２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｙ、２
５Ｋにより表面の転写残りトナーを除去された後、つぎの画像形成に備えられる。

【００２１】このようにして４色のトナー像を重畳転写された転写材は、第４の画像形成ステーションＰＫを通過した後、交流電圧が印加された図示しない除電用帯電器により除電され、搬送ベルト１６から分離される。 搬送ベルト１６から分離された転写材は図示しない定着器に送られ、定着器で４色のトナー像が定着された後、転写材排出口からトレイへと排出され、以上で１つの複写サイクルが終了する。

【００２２】つぎに、第１の画像形成ステーションＰＭ
の現像器９Ｍについて、図２の構成図を参照して現像プロセスを説明する。 第２、第３、第４の画像形成ステーションＰＣ、ＰＹ、ＰＫにおける現像プロセスも同様であるため、これらについては説明を省略する。

【００２３】第１の画像形成ステーションにおいて、現像器９Ｍは感光ドラム４Ｍに対向して配置されており、
内に２成分現像剤４４を収容している。 現像器９Ｍの内部は、垂直方向に延在する隔壁１０によって現像室（第１室）１１と攪拌室（第２室）１２とに区画されている。 この現像室１１の開口部には、矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ３が感光ドラム４Ｍに対向して配置されており、現像スリーブ３内には磁石１３が固定配置されている。 現像スリーブ３の上方には、現像スリーブ３と所定の間隙を開けてブレード１４が配設されている。

【００２４】現像室１１内の現像剤は、回転する現像スリーブ３の表面に磁石１３の磁力により担持されて搬送され、ブレード１４により現像剤層厚を規制された後、
現像スリーブ３と感光ドラム４Ｍとが対向した現像領域に至る。 現像領域に搬送された現像剤は、現像バイアス電源１５から現像スリーブ３に印加した現像バイアスの作用により、トナーが感光ドラム４Ｍ上の静電潜像に転移、付着して現像し、潜像をトナー像として可視化する。

【００２５】現像を終了した現像剤は、現像スリーブ３
の回転にともない現像室１１内に戻され、磁石１３の反発磁界により現像スリーブ３から剥離されて現像室１１
内に回収される。

【００２６】現像室１１および攪拌室１２の下部には、
それぞれ現像剤攪拌スクリュー４１および４２が設置されている。 また攪拌室１２には図示しないトナー補給槽が設置されており、攪拌室１２内に補給槽から補給トナーが搬送スクリュー４３の回転によって補給されるようになっている。 隔壁１０には図２の手前側と奥側の端部に、現像室１１と攪拌室１２とを相互に連通させる図示しない通路が設けられている。

【００２７】現像室１１内のスクリュー４１は、現像によるトナーの消費でトナー濃度が低下した現像剤を攪拌しながらその長手方向に搬送して、隔壁１０の一方の通路から攪拌室１２内に移動させる。 攪拌室１２内のスクリュー４２は、現像室１１からの現像剤と攪拌室１２内の現像剤および補給槽からの補給トナーとを攪拌しながら上記と逆の方向に搬送して、隔壁１０の他方の通路から現像室１１内に移動させる。 かくして、現像室１１にトナー濃度の回復した現像剤が循環される。

【００２８】さて、本発明では、現像器９（９Ｍ〜９
Ｋ）において、２成分現像剤を用いて感光ドラム４（４
Ｍ〜４Ｋ）上の静電潜像を現像する際、現像スリーブ３
に印加する現像バイアスとして、図３に示すように、直流電圧に交流電圧を断続的に重畳したブランクパルスを使用した。 これは、ブランクパルスを用いた現像によれば、現像剤のトナー濃度の変動の影響を受けにくく、またハイライト部の再現性に優れた高品位な画像を得ることができるからである。

【００２９】しかしながら、前述したように、ブランクパルスによると、現像剤中のトナーのうちの粒径の大きいものが多く現像に消費され、粒径の小さいトナーは現像器内に残留する。

【００３０】図５に、ブランクパルスを用いて現像を行い、所定枚数の画像形成をした場合の、現像器内の現像剤中トナーの粒度分布の変化を示す。 図５に示されるように、現像（画像形成）を繰り返すことにより、現像器内の現像剤中トナーの粒度分布は、初期の現像剤の粒度分布よりも粒径の小さい方に偏る。

【００３１】このように初期の現像剤に比べて小粒径のトナーの割合が増加すると、トナーがチャージアップして画像濃度が低下する等、画像品位の低下をもたらす。

【００３２】そこで、本発明は、通常の出力画像の形成時以外の動作時に、トナーを強制消費するために、感光ドラム４上にトナー強制消費用画像の静電潜像を形成する。 そしてその潜像を、現像器９の現像スリーブ３に印加する現像バイアスとしてブランクパルス以外の波形のバイアスを用いて現像することにより、小粒径のトナーを多く消費させるようにした。

【００３３】これに対処するために、図２に示すように、現像バイアス電源１５には電源制御部２０を接続して、電源制御部２０により現像器９の現像スリーブ３に印加する現像バイアス波形を変更可能に設定する。

【００３４】本実施例では、トナー強制消費用画像の画像形成を、通常の画像形成終了後の後回転中とし、また形成する画像はハーフトーン画像とし、その静電潜像の現像には現像バイアスとして、図４に示す現像直流成分に交流成分を連続的に重畳した矩形バイアスを用いた。
現像により感光ドラム４上に形成されたトナー像は、クリーナ２５（２５Ｍ〜２５Ｋ）により掻き落とした。

【００３５】図６に、矩形バイアスを用いて現像を行い、所定枚数の画像形成をした場合の、現像器内の現像剤中トナーの粒度分布の変化を示す。

【００３６】図６に示されるように、矩形バイアスを印加して現像を繰り返すと、トナー粒径が大きな側に偏った粒度分布になり、現像剤中のトナーのうちの粒径の小さいものを多く現像に消費できることがわかる。 したがって、トナー粒度分布が小粒径側に偏った現像剤を、初期の偏りのない適正な粒度分布に戻すことができる。

【００３７】本実施例は、以上のように、通常の出力画像の現像をブランクパルスを用いて行い、その現像でトナー粒度分布が小粒径側に偏った現像器内の現像剤に、
後回転中に小粒径トナーを消費する矩形バイアスによる現像を行わせるので、現像容器内の現像剤中トナーの粒度分布を初期の粒度分布に戻すことができ、現像を繰り返しても初期の適正な粒度分布から大きく変化することはない。 したがって、ブランクパルスでの現像による高品位な画像が得られると同時に、現像剤の寿命を長く維持でき、現像剤の交換によるランニングコストも低く抑えることができる。

【００３８】実施例２ 本実施例では、画像形成装置に、通常の出力画像を形成する画像モードと、トナー強制消費用画像を形成するメンテナンスモードとを切り替え可能に設置して、メンテナンスモードに切り替え時にトナー強制消費用画像の画像形成を行って、小粒径のトナーを多く消費させるようにし、現像剤中のトナーの粒度分布の変化を防止するようにした。

【００３９】すなわち、メンテナンスモードにおいて、
感光ドラム４上にハーフトーン画像の静電潜像を形成し、この潜像を、現像器９により２成分現像剤を用い、
現像スリーブ３に印加する現像バイアスとして、電源制御部２０により図４に示すような直流成分に交流成分を連続的に重畳した矩形バイアスを設定制御して、現像した。 本実施例では、感光ドラム４上に形成されたトナー像は、その後、転写材に転写して転写材とともに機外に排出した。

【００４０】本実施例によっても、通常の出力画像の現像をブランクパルスを用いて行い、その現像でトナー粒度分布が小粒径側に偏った現像器内の現像剤に、後回転中に小粒径トナーを消費する矩形バイアスによる現像を行わせるので、現像容器内の現像剤中トナーの粒度分布は、現像を繰り返しても初期の適正な粒度分布から大きく変化することはなく、ブランクパルス現像による高品位な画像が得られ、また現像剤の寿命を長く維持でき、
現像剤の交換によるランニングコストも低く抑えることができる。

【００４１】また本実施例によれば、小粒径トナーの消費動作を定期メンテナンス時等に実施することができるため、通常の出力画像の画像形成時の後回転時間を延ばす必要がなく、出力画像の生産性を低下させることもない。 さらに小粒径トナーの消費動作により形成したトナー像は、転写材に転写して機外に排出するため、ドラムクリーナにおける感光ドラムのクリーニング不良やトナー飛散を防止することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、通常の出力画像の画像形成時の現像にブランクパルスを用いるので、高品位な画像を得ることができ、またブランクパルスによる現像で小粒径側にトナー粒度分布が偏った現像剤に対しては、通常の画像形成時以外の動作時に、トナー強制消費用画像の静電潜像を形成し、その潜像を矩形バイアス等の小粒径トナーを多く消費する現像バイアスを使用して現像させるので、現像剤中のトナー粒度分布の偏りをなくすことができ、現像剤の頻繁な交換の必要がなくなって、現像剤の長寿命化、ランニングコストの低下を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された現像器を示す構成図である。

【図３】本発明において通常の画像形成時の現像で現像バイアスとして用いるブランクパルスを示す波形図である。

【図４】本発明において通常の画像形成時以外の動作時の現像で現像バイアスとして用いる矩形バイアスを示す波形図である。

【図５】図３のブランクパルスを用いて現像を行い、所定枚数の画像形成をした場合の、現像器内の現像剤中トナーの粒度分布の変化を示す図である。

【図６】図４の矩形バイアスを用いて現像を行い、所定枚数の画像形成をした場合の、現像器内の現像剤中トナーの粒度分布の変化を示す図である。

【符号の説明】 ３ 現像スリーブ ４（４Ｍ〜４Ｋ） 感光ドラム ９（９Ｍ〜９Ｋ） 現像器 １５ 現像バイアス電源 １６ 搬送ベルト ２０ 電源制御部 ４４ ２成分現像剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 ED09 ED24 FA30 FA35 HB06 HB13 2H030 AD03 AD16 BB23 BB24 BB34 BB44 2H073 AA07 BA07 BA09 BA21 BA43 CA03 CA22 2H077 AD36 AD37 BA10 CA01 CA19 DB14 DB15 EA03 GA03 GA04 GA12