JP2008304759A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを多量に消費することなくトナーの帯電特性を良好な状態に保持し，先の色の画像部分への後の色のカブリを防止することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供すること。
【解決手段】本発明では，非現像時の少なくとも一部の期間のバイアス電圧を，交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，面積中心電位と感光体２１の表面電位との差が，現像時の潜像部分における当該差に対して，現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値であり，感光体２１への現像剤の供給量が，現像時における潜像部分への現像剤の供給量より少なくなる設定とし，非現像時中にこの設定を用いる期間が占める割合を，現像順序が隣接する２つの現像部２５間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，現像順序が最先と最後の２つの現像部２５間では，最後のものにおいて最先のものより高くする。
【選択図】図５

Description

本発明は，各色の現像剤によるトナー像を順に重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置およびその画像形成方法に関する。さらに詳細には，帯電された非磁性１成分現像剤によって像担持体上の静電潜像を現像する各色の現像装置を有する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

１成分現像方式の現像装置では，現像剤を摩擦等を利用して帯電させるものがある。そして，規制板等によって所定の厚さに規制して，現像剤担持体の表面に担持させる。また，現像時には，像担持体は所定の電位に帯電され，そのうち一部が露光により電位レベルが変更される。この露光された部分が画像部であり，露光されなかった部分が背景部である。こうして形成された静電潜像は，次に現像装置によって現像される。その際，現像装置の現像剤担持体には，一般に，直流電圧と交流電圧との重畳電圧である現像バイアス電圧が印加される。

このような現像装置において，長時間の使用後には，トナーの劣化が生じることが知られている。特に画像部の比率の低い画像を多数印字した場合等では，この劣化が顕著に表れる。これは，繰り返し帯電されながら，使用されないことによって，トナーの帯電特性が悪化することによる。さらに，劣化したトナーを多く含む現像装置に，新しいトナーを投入して混合した場合には，劣化したトナーと新しいトナーとの帯電特性の差から，劣化したトナーがさらに劣化する場合がある。これらのことから，長時間使用後の現像装置では，帯電状態が通常より弱い弱帯電トナーや，帯電状態が逆極性となった反転トナーが含まれているのである。

従来，このような劣化トナーによる画質の低下を防止するために，非画像領域で現像剤を強制消費する画像形成装置が知られている（例えば，特許文献１参照）。この文献の装置では，劣化トナーが増加する条件が満たされたら，比較的多量のトナーを強制的に排出する。これにより，全体としてのトナーの特性を良い状態に保持しようとしている。

また，特許文献２には，所定の条件下において，像担持体の非画像領域での背景部の電位と現像バイアス電圧の直流電圧との電位差を，像担持体の画像領域での画像部の電位と背景部の電位との電位差よりも大きくするようにした画像形成装置が提案されている。この文献によれば，現像装置内の反転トナーが強制的に排出され，画質の低下が防止されるとされている。
特許第２７３７００９号公報 特開２００４−２９１０４号公報

しかしながら，前記した特許文献１の画像形成装置では，強制排出時に，劣化したトナーのみでなく，通常の状態のトナーも多量に廃棄してしまう。そのため，トナーの消費量が大きくなるという問題点があった。また，前記した特許文献２の画像形成装置では，逆極性となった反転トナーは排出できたとしても，弱帯電トナーの排出はできない。さらに，本発明者らの実験では，反転トナーも十分に排出されるとは言えなかった。

また，各色のトナー像を順に重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置では，後で重ねられるトナー像は，先に形成された他色のトナー像が載った中間転写ベルトなどの像担持体に対面する。そのとき，順序が後のトナー像中のトナーは，中間転写ベルト上の先のトナー像中のトナーによって電気的なクーロン力を受ける。ここで特に，後のトナーが比較的劣化している場合は，その中に反転トナーがある程度含まれている。この反転トナーは，先のトナーの帯電によって，自分の色の画像部でなくても中間転写ベルトに引きつけられる。これにより，先のトナーの画像部への後のトナーのカブリが発生するという問題点があった。つまり，後で重ねられる現像剤ほど，その中に劣化トナーがあるとその影響が出やすいのである。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーを多量に消費することなくトナーの帯電特性を良好な状態に保持し，先の色の画像部分への後の色のカブリを防止することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，像担持体と，像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，帯電された非磁性１成分の現像剤を担持して，像担持体と空隙を介して対向する現像領域へ向けて搬送することにより，像担持体の潜像を現像する複数の現像剤担持体と，複数の現像剤担持体に交流成分を含むバイアス電圧を印加するバイアス電源部とを有する画像形成装置であって，バイアス電源部は，現像時のバイアス電圧を，交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，像担持体の潜像に現像剤を付与して現像する第１の設定とし，非現像時の少なくとも一部の期間のバイアス電圧を，交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，面積中心電位と像担持体の表面電位との差が，現像時の潜像部分における当該差に対して，現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値であり，像担持体への現像剤の供給量が，現像時における像担持体の潜像部分への現像剤の供給量より少なくなる第２の設定とし，非現像時中に第２の設定を用いる期間が占める割合を，現像順序が隣接する２つの現像剤担持体間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，現像順序が最先と最後の２つの現像剤担持体間では，最後のものにおいて最先のものより高くし，非現像時の残余の期間には，バイアス電圧を印加しないものである。

本発明の画像形成装置によれば，現像時には，像担持体の潜像に現像剤が付与されるので，適切に現像される。一方，非現像時には，現像時とは異なる所定のバイアス電圧が印加される時がある。このバイアス電圧は，現像時と同様に交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上なので，現像剤は空隙を超えて像担持体と現像剤担持体との間を移動できる。また，面積中心電位と像担持体の表面電位との差が，現像時より現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値とされているので，現像剤は像担持体にほとんど付着せず，現像剤担持体に戻される。このとき，帯電特性の劣化した現像剤は像担持体に残る。従って，この第２の設定を用いることにより，劣化トナーを選択的に回収することができる。

さらに，非現像時中に第２の設定を用いる期間が占める割合を，最後のものにおいて最先のものより高くしているので，最後のものでは特に劣化トナーが良く回収される。すなわち，現像順が後のものほど劣化トナーがあまり含まれないようにされる。従って，先の色の画像部分への後の色のカブリが効果的に防止される。これにより，例えばブラック等の比較的目立つ色を現像順の最後に配置したとしても，カブリとして認識されることが避けられる。

さらに本発明では，バイアス電源部は，非現像時中に第２の設定を用いる期間が占める割合の差異を，その実行頻度の多寡により実現することが望ましい。すなわち，非現像時中に第２の設定を用いる頻度を，現像順序が隣接する２つの現像剤担持体間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，現像順序が最先と最後の２つの現像剤担持体間では，最後のものにおいて最先のものより高くすることが望ましい。このようにしても，現像順序が後のものほどトナーの帯電特性を良好な状態に保持される。従って，先の色の画像部分への後の色のカブリが効果的に防止される。

さらに本発明では，複数の現像剤担持体により像担持体の潜像を現像して形成された現像剤像が順に重ねて転写される被転写体を有し，現像順序は，現像剤像が像担持体から被転写体上に転写される順序であることが望ましい。このようなものであれば，転写される順序によって，後のものほど先のものより頻繁に劣化トナーの回収が行われる。従って，先の色の画像部分への後の色のカブリが効果的に防止される。

さらに本発明では，複数の現像剤担持体に対応して複数の像担持体を有することが望ましい。このようなものについても，先の色の画像部分への後の色のカブリを防止することができる。

また本発明は，像担持体と，像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，帯電された非磁性１成分の現像剤を担持して，像担持体と空隙を介して対向する現像領域へ向けて搬送することにより，像担持体の潜像を現像する複数の現像剤担持体とを用いる画像形成方法であって，現像時に現像剤担持体に印加するバイアス電圧を，交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，像担持体の潜像に現像剤を付与して現像する第１の設定とし，非現像時の少なくとも一部の期間に現像剤担持体に印加するバイアス電圧を，交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，面積中心電位と像担持体の表面電位との差が，現像時の潜像部分における当該差に対して，現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値であり，像担持体への現像剤の供給量が，現像時における像担持体の潜像部分への現像剤の供給量より少なくなる第２の設定とし，非現像時中に第２の設定を用いる期間が占める割合を，現像順序が隣接する２つの現像剤担持体間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，現像順序が最先と最後の２つの現像剤担持体間では，最後のものにおいて最先のものより高くし，非現像時の残余の期間には，バイアス電圧を印加しない画像形成方法にも及ぶ。

本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば，トナーを多量に消費することなくトナーの帯電特性を良好な状態に保持し，先の色の画像部分への後の色のカブリを防止することができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置１は，図１に示すように，中間転写ベルト１１に沿って各色の画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋが配置されたものである。中間転写ベルト１１の周囲にはさらに，２次転写ローラ１３および中間転写クリーニング部１４も設けられている。画像形成時には，中間転写ベルト１１は，図中反時計回りに回転する。なお，各画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは，いずれもほぼ同様の構成である。

各画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは，いずれも感光体２１を中心に，クリーニング部２２，帯電部２３，露光部２４，現像部２５を有している。また，感光体２１に対して，中間転写ベルト１１をはさんで反対側には，１次転写ローラ２６が配置されている。ここで，感光体２１および帯電部２３，露光部２４，現像部２５，１次転写ローラ２６はいずれも一般的な画像形成装置に使用されているものである。なお，図中および文中において，特に区別の必要のない場合には（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の添え字を省略している。

このような画像形成装置１では，各色の画像データに基づいて，各画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋにおいて，感光体２１上にそれぞれの色のトナー像を形成する。そして，中間転写ベルト１１上に順次転写されて重ね合わされる。本形態では，中間転写ベルト１１の回転方向に従って，上流側からイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の順に重ねられる。

ここで，本形態では，図２に示すように，現像部２５には，感光体２１に対面する位置に現像ローラ３１が設けられている。そして，現像ローラ３１に現像バイアス電圧を印加するための電源３２と，電源３２と帯電部２３とを制御する制御部３３とを有している。これにより，感光体２１にトナー像を形成するために，現像時には，現像ローラ３１に現像に適した現像バイアス電圧を印加する。これが第１の設定に相当する。さらに，非現像時には所定のタイミングで，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。これが第２の設定に相当する。劣化トナー回収用の現像バイアスの印加は，複数枚プリント時の紙間，プリントジョブ終了後等の非現像時に行い，１回あたりの印加時間は０．５〜１０秒間程度とすることができる。

現像時には，図２中に矢印で示すように，感光体２１と現像ローラ３１とがそれぞれ回転される。そして，現像ローラ３１の表面に供給されたトナーは，現像ローラ３１の回転に伴って帯電される。なお本形態では，トナーとして，負帯電性の非磁性１成分トナーを使用する。また，現像ローラ３１と感光体２１とは接触しているものではなく，わずかな隙間を設けて平行に配置されている。

一方，感光体２１は，帯電部２３によってその表面が一様に負に帯電され，露光部２４によって部分的に露光されて，表面に静電潜像が形成される。なお，本形態の画像形成装置１では，帯電部２３によって帯電されたままで露光されていない部分は背景部となる。この背景部は，その色のトナーが付着しないべき部分である。一方，露光部２４によって露光された部分は画像部である。すなわち，その色のトナーが付着すべき部分である。

こうして，静電潜像が形成された感光体２１の部分は，さらに回転されて，次に現像部２５に対面する。このとき，現像ローラ３１には電源３２によって現像バイアス電圧が印加されている。この現像バイアス電圧としては，直流成分と交流成分との重畳電圧を用いる。ここでは，図３に太線で示すような矩形波形のものを用いる。現像ローラ３１のうち，感光体２１の現像可能な範囲内に対向している部分が現像領域であり，現像領域に対向している感光体２１の部分が被現像領域である。

なお，図３中の各符号は以下のものを表す。
ＧＮＤ：グランド（電位０Ｖ）
Ｖｉ：画像部電位（感光体２１の表面電位のうち，露光された箇所の電位）
Ｖｂ：背景部電位（感光体２１の表面電位のうち，露光されていない箇所の電位）
Ｖｄｃ：現像バイアス電圧の直流成分
Ｖｐｐ：現像バイアス電圧の交流成分のピークｔｏピーク電圧
Ｄｕｔｙ：現像バイアス電圧１波長中の現像側の割合
Ｖａｖ：現像バイアス電圧の面積中心電位（Ｖｄｃ，Ｖｐｐ，Ｄｕｔｙから算出）

このときの感光体２１の表面電位は，画像部と背景部とで異なる。背景部の表面電位は，帯電部２３によって帯電された状態の負電位（Ｖｂ）である。また，画像部の表面電位は，背景部より正側の電位（Ｖｉ）となっている。ここで，現像ローラ３１に図３に示すような現像バイアス電圧を印加すると，負に帯電されたトナーは，その現像電界により電気的に力を受ける。負帯電トナーでは基本的に，図３中で上向きの力を受ける。

なお，現像バイアス電圧は，常に同じものというわけではなく，例えば画像濃度の設定等に応じて制御部３３によって制御される。例えば，現像バイアス電圧の直流成分（Ｖｄｃ），現像バイアス電圧の交流成分のピークｔｏピーク電圧（Ｖｐｐ），現像バイアス電圧１波長中の現像側の割合（Ｄｕｔｙ）はいずれも，条件に応じて変更できるようにされている。

ここで，画像形成装置１における現像時の感光体２１の表面電位と，現像バイアス電圧の一例を挙げると，以下のようなものがある。
感光体２１：Ｖｉ ＝ −５０（Ｖ）
Ｖｂ ＝ −４００（Ｖ）
現像バイアス電圧：Ｖｄｃ ＝ −３２０（Ｖ）
Ｖｐｐ ＝ １４００（Ｖ）
Ｄｕｔｙ ＝ ４０（％）
Ｖａｖ ＝ −１８０（Ｖ）

そして，現像バイアス電圧は，図３に示すように，正電圧と負電圧とが交互に反復される。そこで，現像バイアス電圧が負電圧のときに，トナーは現像ローラ３１から感光体２１へとそれらの間のギャップを飛び越えて移動する。移動したトナーの大多数は感光体２１のうちの画像部に付着し，静電潜像を現像する。また，現像バイアス電圧が正電圧のときに，主として背景部のトナーは感光体２１から現像ローラ３１へと移動し，回収される。このとき，トナーは，感光体２１と現像ローラ３１との間を何回か往復することが分かった。

なお，現像電界は振幅９Ｖ／μｍ以上の交流成分を含んでおり，トナーが感光体２１と現像ローラ３１との間のギャップを飛び越えることができる設定になっている。この振幅は，現像バイアス電圧の交流成分のピークｔｏピーク電圧（Ｖｐｐ）を現像ローラ３１と感光体２１との間のギャップ（最近接距離）で割った値で求められる。例えば，現像ローラ３１と感光体２１と最近接距離が１３５μｍの画像形成装置において，Ｖｐｐ＝１３００（Ｖ）とすると，振幅は約９．６Ｖ／μｍである。なお，この振幅の上限値は，現像ローラ３１と感光体２１との間で放電が起こらない値であり，現像バイアス電圧の直流成分（Ｖｄｃ）によって異なる値となる。

さらに，劣化により帯電状態が逆極性となった反転トナーや，帯電量が小さくなった弱帯電トナーは，いずれもその帯電量の絶対値は小さい。反転トナーは，帯電電位は反転しているものの，その帯電は弱いものである。そのため，通常の現像バイアス電圧では，このような劣化トナーが，単独で現像ローラ３１から離脱できるほどのエネルギーは得られないことも分かった。そのため，背景技術として記載した特許文献２の画像形成装置のように，逆極性の現像バイアス電圧を印加しても，反転トナーのほとんどは単独では移動できず，回収できる量は限られていた。

これらの劣化トナーは，通常の帯電量のトナーに付着して，その飛翔時に，ともに飛翔していた。そして通常の帯電量のトナーとともに感光体２１へ衝突した時等には，その衝撃で劣化トナーが通常の帯電量のトナーから離脱する場合がある。離脱して単独となり，感光体２１上に付着した劣化トナーは，現像バイアス電圧の回収側によっても，単独で感光体２１から離脱して回収されるだけのエネルギーは得られない。

そのため，単独となって感光体２１上に付着した劣化トナーは，感光体２１上に残ったままとなる。この現象は，感光体２１の背景部においても画像部においても同様に起きていた。このうち背景部に残ったトナーが，画像カブリの原因となっていた。このような単独となった劣化トナーは，たとえ，回収方向の現像バイアス電圧値を大きくしたとしても，容易には回収されないのである。

そこで，本形態の画像形成装置１では，非現像時に，必要に応じて以下のような劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。まず，感光体２１と現像ローラ３１との間をトナーが往復する必要があるので，現像バイアス電圧は，現像時と同様に直流成分と交流成分との重畳電圧とする。そして，その交流成分の振幅は９Ｖ／μｍ以上に相当することが必要である。

そして，現像バイアス電圧の最大値と最小値との間に，感光体２１の電位がある。非現像時には，画像を形成しないので，感光体２１の電位には画像部と背景部とを設けず，一様の電位状態とすればよい。その値そのものはどのようなものでもよく，従って，帯電部２３によって帯電した後に露光を行っても行わなくてもよい。この状態の感光体２１の表面電位を以下ではＶｐｃと表記する。

本形態では劣化トナー回収用の現像バイアスとして，通常の現像時の現像バイアス電圧と比較して直流成分Ｖｄｃ，ピークｔｏピーク電圧Ｖｐｐ，Ｄｕｔｙのうちの１つ以上を変更したものを印加する。その結果当然，面積中心電位Ｖａｖも異なるものとなっている。劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の各値は，通常の現像バイアス電圧の表記の末尾にｒを付けて示す。すなわち，
Ｖｄｃｒ：劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の直流成分
Ｖｐｐｒ：劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の交流成分のピークｔｏピーク電圧
Ｄｕｔｙｒ：劣化トナー回収用の現像バイアス電圧１波長中の現像側の割合
Ｖａｖｒ：劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の面積中心電位
である。

そして，劣化トナー回収用の現像バイアスは，現像バイアス電圧の面積中心電位Ｖａｖｒと感光体２１の表面電位との差を，現像時における現像バイアス電圧の面積中心電位Ｖａｖと感光体２１の画像部の表面電位Ｖｉとの差と比較して，トナーの帯電極性の逆向きにシフトした値とする。本形態では，負帯電性のトナーを使用しているので，トナーの帯電極性の逆向きとは，正側に相当する。すなわち，Ｖａｖｒが以下の式１に示す関係を満たす現像バイアス電圧である。
Ｖａｖｒ − Ｖｐｃ ＞ Ｖａｖ − Ｖｉ …（式１）

上記の式１を満たすためには，Ｖｐｃ＝Ｖｉとした場合には，Ｖａｖｒ＞Ｖａｖとすればよい。そのためには，上記の例のような現像バイアスを使用する画像形成装置１では，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧は，現像時の現像バイアス電圧に比較して，（１）Ｄｕｔｙを小さくする（２）Ｖｐｐを大きくする，（３）Ｖｄｃを大きく（正側にシフト）する，のいずれかとしたものである。

例えば，感光体２１の表面電位Ｖｐｃは，Ｖｉと等しいものとし，Ｄｕｔｙを小さくする。すなわち，
Ｄｕｔｙｒ ＜ Ｄｕｔｙ
とする。このようにすれば，Ｖａｖｒは，上記の式１を満たすようにすることができる。

あるいは，感光体２１の表面電位Ｖｐｃは，Ｖｉと等しいものとし，Ｖｐｐを大きくする。すなわち，
Ｖｐｐｒ ＞ Ｖｐｐ
とする。このようにすれば，Ｖａｖｒは，上記の式１を満たすようにすることができる。

あるいは，感光体２１の表面電位Ｖｐｃは，Ｖｉと等しいものとし，Ｖｄｃを大きく（正側にシフト）する。すなわち，
Ｖｄｃｒ ＞ Ｖｄｃ （あるいは，｜Ｖｄｃｒ｜ ＜ ｜Ｖｄｃ｜）
とする。このようにすれば，Ｖａｖｒは，上記の式１を満たすようにすることができる。なお，このようにすると，ΔＶを大きくしたこととなる。これは，ΔＶは現像時に（Ｖｄｃ−Ｖｉ）であり，ここでは（Ｖｄｃｒ−Ｖｐｃ）であるからである。

あるいは，上記の式１を満たすために，現像バイアス電圧を変化させることなく，感光体２１の表面電位Ｖｐｃを，Ｖｉとは異なる表面電位にする方法もある。ここでは，負帯電トナーを使用しているため，感光体２１の表面電位は，画像部，背景部ともに負電位としている。そのため，現像バイアス電圧を変化させることなく上記の式１を満たすためには，
Ｖｐｃ ＜ Ｖｉ
とする。このようにすれば，上記の式１を満たすようにすることができる。

このような劣化トナー回収用の現像バイアスを印加したときの現像ローラ３１から感光体２１へのトナーの供給量は，現像時の潜像に対する供給量よりも十分少なく，約１００分の１程度以下の供給量である。そのため，感光体２１上のトナーを目視で確認することは困難である。このトナー量は，例えば，シアントナーを用いた場合に，感光体２１上のトナーをブッカーテープで剥離し，コニカミノルタＪペーパーに貼り付け，コニカミノルタ製色彩色差計ＣＲ２４１でＣ＊を測定したときの値が約５を示す程度の量である。

本発明者は，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧として，以下のバイアス電圧例１として示すものを印加して実験を行った。ここで，画像形成装置としては，図１に示すタンデム方式の構成を有するｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４５０（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を本発明のバイアス制御が可能なように改造したものを用いた。また，感光体２１と現像ローラ３１との最近接距離は１３５（μｍ）に設定されている。なお，感光体２１は，通常と同様の，
感光体２１：Ｖｉ ＝ −５０（Ｖ）
Ｖｂ ＝ −４００（Ｖ）
とし，全露光とした。

バイアス電圧例１：Ｖｐｃ ＝ −５０（Ｖ）
Ｖｄｃｒ ＝ −３００（Ｖ）
Ｖｐｐｒ ＝ １８００（Ｖ）
Ｄｕｔｙｒ ＝ ２０（％）
Ｖａｖｒ ＝ ２４０（Ｖ）

このバイアス電圧例１の劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を所定時間印加することにより，感光体２１には，図４に示すような電荷分布のトナーが回収された。すなわち，回収されたトナーの大部分は，帯電量が正となった反転トナーおよび帯電量が小さい弱帯電トナーである。正常の帯電量のトナーはほとんど回収されていない。従って，この劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の印加により，劣化トナーが選択的に回収されていることが確認できた。

さらに，以下のバイアス電圧例２の条件でも実験を行い，バイアス電圧例１と同様に，劣化トナーが選択的に回収されていることを確認した。なお，下記の現像バイアス電圧以外の条件はバイアス電圧例１と同様のものとした。
バイアス電圧例２：Ｖｐｃ ＝ −５０（Ｖ）
Ｖｄｃｒ ＝ −３２０（Ｖ）
Ｖｐｐｒ ＝ １３００（Ｖ）
Ｄｕｔｙｒ ＝ ２５（％）
Ｖａｖｒ ＝ ５（Ｖ）

さらに，本形態では，この劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加するタイミングを，各色の画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋごとにそれぞれ制御する。これは，下流側の画像形成部ほど，その含まれる劣化トナーによる画像への影響が大きいからである。そこで，上流側の画像形成部に比較して，下流側の画像形成部では，高頻度で劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。なお，１回の劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の印加時間はいずれも１．５秒間程度とする。

各色の画像形成部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋにおける劣化トナー回収用の現像バイアス電圧の印加タイミングの例を次の表１に示す。表中の各数字は，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する間隔（通紙枚数）である。なお，この各実施例における現像バイアス電圧は，上記のバイアス電圧例１の設定とした。

例えば，実施例１では，図５に黒丸で示すようなタイミングで劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。なおここでは，フルカラー印刷ばかりが行われた場合について図示している。この図に示すように，まず２００枚通紙したら，その後の初めての非現像タイミング時に，最も下流の画像形成部１２Ｋのみに劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。これによって，まず，ブラックの現像部２５Ｋに含まれる劣化トナーを回収する。

その後さらに４０枚通紙したら，その後の初めての非現像タイミング時に，下流から２番目の画像形成部１２Ｃのみに劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。これによって，シアンの現像部２５Ｃに含まれる劣化トナーを回収する。その後さらに４０枚通紙したら，その後の初めての非現像タイミング時に，下流から３番目の画像形成部１２Ｍのみに劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。これによって，マゼンタの現像部２５Ｍに含まれる劣化トナーを回収する。

その後さらに４０枚通紙したら，その後の初めての非現像タイミング時に，最も上流の画像形成部１２Ｙのみに劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。これによって，イエローの現像部２５Ｙに含まれる劣化トナーを回収する。さらに，以後同様に，前回その色の画像形成部１２に劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加してから，上記の表１中に記載の枚数を通紙するごとに，その色の画像形成部１２において，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。

これにより，図５に示すように，下流の画像形成部ほど高頻度なタイミングで劣化トナー回収用の現像バイアス電圧が印加される。すなわち，下流の画像形成部ほど，非現像時中に劣化トナー回収用の現像バイアス電圧が印加される期間が占める割合が，高いものとされている。なお，画像形成装置１によってモノクロ画像が形成される場合には，ブラックの画像形成部１２Ｋのみが使用される。この場合にはブラックの通紙枚数のみを加算すればよい。従って，上記の例よりさらに頻繁に，画像形成部１２Ｋのみに劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加することとなる。

なお，上記の表１の実施例３におけるＹとＭに示すように，隣り合う画像形成部１２の実施タイミングは同じのところがあっても良い。ただし，少なくとも，最上流の画像形成部１２Ｙと最下流の画像形成部１２Ｋとでは，実施タイミングを変えておくことが望ましい。すなわち，最下流の画像形成部１２Ｋでは，最上流の画像形成部１２Ｙより高頻度に，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧印加を行うことが望ましい。このようにすれば，例えばイエローのベタ画像を印刷した場合でも，ブラックトナーのカブリが発生することが防止される。

なお，劣化トナーの回収程度としては，頻度の他に，一回の実行における継続時間による制御も可能である。しかし，この劣化トナー回収用の現像バイアス電圧印加を行っている継続時間を長くすると，それだけ画像安定化のための時間が長くなる。そのため，ユーザの待ち時間が長くなるおそれがあるのであまり好ましくない。

以上詳細に説明したように，本形態の画像形成装置１によれば，タンデム方式のカラー画像形成装置であって，色毎に異なる実施タイミングで劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。特に，下流の画像形成部では，上流の画像形成部より高頻度に，劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加する。従って，下流側の画像形成部では劣化トナーがより少ない状態が保持される。トナーを多量に消費することなくトナーの帯電特性を良好な状態に保持し，上流側の画像部分への下流側のトナーのカブリを防止することができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，図示の画像形成装置１の構成や，現像バイアス電圧の数値等は一例であり，これに限るものではない。例えば，中間転写ベルト１１に代えて，シート担持ベルトとしても良い。また，本発明は，カラーの電子写真方式であれば，プリンタ，コピー機，ＦＡＸ等のあらゆる画像形成装置に適用可能である。タンデム方式に限らず，４サイクル方式の画像形成装置であっても，色順が決まっているものには適用可能である。

本形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 画像形成部の概略構成図である。 現像バイアス電圧の例を示す電圧波形図である。 感光体上のトナー帯電量分布を示すグラフ図である。 劣化トナー回収用の現像バイアス電圧を印加するタイミングの例を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 感光体
２３ 帯電部
２４ 露光部
２５ 現像部
３１ 現像ローラ
３２ 電源

Claims (5)

1. 像担持体と，前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された前記像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，帯電された非磁性１成分の現像剤を担持して，前記像担持体と空隙を介して対向する現像領域へ向けて搬送することにより，前記像担持体の潜像を現像する複数の現像剤担持体と，前記複数の現像剤担持体に交流成分を含むバイアス電圧を印加するバイアス電源部とを有する画像形成装置において，前記バイアス電源部は，
   現像時のバイアス電圧を，
   交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，
   前記像担持体の潜像に現像剤を付与して現像する第１の設定とし，
   非現像時の少なくとも一部の期間のバイアス電圧を，
   交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，
   面積中心電位と前記像担持体の表面電位との差が，現像時の潜像部分における当該差に対して，現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値であり，
   前記像担持体への現像剤の供給量が，現像時における前記像担持体の潜像部分への現像剤の供給量より少なくなる第２の設定とし，
   非現像時中に前記第２の設定を用いる期間が占める割合を，
   現像順序が隣接する２つの現像剤担持体間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，
   現像順序が最先と最後の２つの現像剤担持体間では，最後のものにおいて最先のものより高くし，
   非現像時の残余の期間には，バイアス電圧を印加しないことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において，前記バイアス電源部は，
   非現像時中に前記第２の設定を用いる期間が占める割合の差異を，その実行頻度の多寡により実現することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
   前記複数の現像剤担持体により前記像担持体の潜像を現像して形成された現像剤像が順に重ねて転写される被転写体を有し，
   前記現像順序は，現像剤像が前記像担持体から前記被転写体上に転写される順序であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置において，
   前記複数の現像剤担持体に対応して複数の像担持体を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体と，前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された前記像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，帯電された非磁性１成分の現像剤を担持して，前記像担持体と空隙を介して対向する現像領域へ向けて搬送することにより，前記像担持体の潜像を現像する複数の現像剤担持体とを用いる画像形成方法において，
   現像時に前記現像剤担持体に印加するバイアス電圧を，
   交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，
   前記像担持体の潜像に現像剤を付与して現像する第１の設定とし，
   非現像時の少なくとも一部の期間に前記現像剤担持体に印加するバイアス電圧を，
   交流成分の振幅が９Ｖ／μｍに相当する値以上であり，
   面積中心電位と前記像担持体の表面電位との差が，現像時の潜像部分における当該差に対して，現像剤の正規帯電極性と逆向きにシフトした値であり，
   前記像担持体への現像剤の供給量が，現像時における前記像担持体の潜像部分への現像剤の供給量より少なくなる第２の設定とし，
   非現像時中に前記第２の設定を用いる期間が占める割合を，
   現像順序が隣接する２つの現像剤担持体間では，後のものにおいて先のものより高いかまたは同じとし，
   現像順序が最先と最後の２つの現像剤担持体間では，最後のものにおいて最先のものより高くし，
   非現像時の残余の期間には，バイアス電圧を印加しないことを特徴とする画像形成方法。

Images