(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することにある。【解決手段】  現像容器内の現像剤の残量を現像剤残量検知手段で検知して不揮発性のメモリに記憶していき、検知された現像剤残量が、メモリに記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、現像ローラに印加される現像バイアスを変更する制御を行う画像形成装置。【選択図】  図１
2010156763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持し像担持体の静電潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、
現像剤収容部の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、前記現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量を記憶する不揮発性の記憶手段と、を備える画像形成装置において、
前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量が、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことが可能な制御手段を備える、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量と、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量とから得られる増加率Δａが３％以上である場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
ここで、増加率Δａ（％）＝前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量−前記記憶手段に記憶されている現像剤残量（ｇ）／前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量（ｇ）×１００
【請求項３】
前記制御手段は、前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量と、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量との差が、所定値以上となった場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像バイアスは、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスであり、
前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量が、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、
前記ＡＣバイアスのピーク間電圧値を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤収容部に設けられ前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記現像剤収容部の底面に、攪拌部材と接触することで振動し、その振動で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体と、前記現像剤収容部とを一体としてプロセスカートリッジとし、画像形成装置本体に着脱可能とした画像形成装置において、
前記記憶手段は、前記プロセスカートリッジに設けられ、
前記記憶手段に、前記プロセスカートリッジの個体を識別できる識別情報が記憶されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて記録材上に画像を形成する、レーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真画像形成装置は、画像データに対応した光を電子写真感光体（感光体）に照射して静電像（潜像）を形成する。そして、この静電像に対して、現像装置から記録材料である現像剤のトナーを供給して、トナー像として顕像化する。このトナー像は、転写装置によって感光体から記録紙などの記録材へ転写する。このトナー像を、定着装置で記録材上に定着することで記録画像が形成される。
【０００３】
現像装置には現像剤収納部が連結しており、現像剤収容部の現像剤は、現像搬送拌部材によって現像装置内に搬送される。現像装置内に搬送された現像剤は、現像ローラ上を現像剤規制部材で規制と同時に摩擦帯電された後、現像部に搬送され、現像バイアスを印加することにより、静電潜像に対応して画像を形成することで現像剤は消費されていく。
【０００４】
このような画像形成装置では、使用者は、現像剤が無くなった時点でカートリッジを交換する、または現像剤を補充することで、再び画像を形成することができる。そのため、このような画像形成装置は、現像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知する手段、即ち、現像剤残量検知手段を備えていることがある（特許文献１）
現像剤がプリントすることによって消費され無くなった場合に、現像剤を補給する構成の画像形成装置においては、現像剤を補給した際の現像剤コンタミ現象と呼ばれる現象が問題になり、様々な対策が考案されている。（特許文献２）
【０００５】
＜コンタミ現象についての説明＞
コンタミ現象について以下に説明する。
【０００６】
現像剤は、画像形成装置のある程度長い期間の使用により変化していく。現像剤は、現像装置や現像剤収容部内において攪拌部材により循環している。現像剤規制部材や、撹拌部材によって摺擦されることにより変化する。変化としては、ある程度の長い間、現像剤が、現像剤規制部材や攪拌部材により摺擦されることで、現像剤の表面にあった外添剤が内部に埋め込まれる、現像剤に含まれる外添剤の割合が減少するという現象が起こる。また、現像動作を行うことにより、現像に適した性質の現像剤のみが現像に使用されて現像に不適切な現像剤が残り（現像剤の選択的な現像という）、現像剤の平均粒径が初期の平均粒径よりも大きくなる、等が挙げられる。このような変化を現像剤の耐久劣化と言い、現像剤の帯電能は低くなり、現像剤の単位重さ辺りの電荷量（以下、トリボとする）（μＣ／ｇ）、は低い側にシフトする。図２に、新しい現像剤のトリボ分布と、耐久で変化した古い現像剤のトリボ分布の一例を示す。
【０００７】
耐久劣化をした古い現像剤が残っている現像装置に、新しい（耐久劣化をしていない）現像剤が補給されると、現像器の中はコンタミ状態となる。コンタミ状態になった現像剤は、高い帯電能をもつ新しい現像剤と、低い帯電能しかもたいない古い現像剤が混在する状態となり、トリボ分布も幅広いものとなる。
【０００８】
このようにコンタミ状態になった場合、帯電能が高い現像剤と低い現像剤が混在することが要因となり、現像起因のゴースト（以下、現像ゴースト）が発生し、問題となる場合がある。現像ゴーストとは、現像ローラ上で１周前の画像履歴が、次の周に対応する画像に現れる現象である。
【０００９】
また、このコンタミ現象は、現像剤を補給した場合だけでなく、現像剤を補給しない構成のプロセスカートリッジにおいても、ある程度現像剤を消費した任意のタイミングで発生することがある。これは、現像装置や現像剤収容部の一部で、攪拌部材が届かない位置に、循環せずに、新しい現像剤同様の状態で残っていたものが、何かのタイミングで崩れ落ち、耐久劣化した現像剤と混ざることで発生するためである。このような現象は、例えば、給紙カセットに紙を出し入れする等の振動が与えられた場合に起こりうる。
【特許文献１】特開２００２−９９８１５号公報
【特許文献２】特開２００４−６１９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、コンタミ現象の発生を検知し、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、現像剤収容部と、現像剤収容部内に備えられ現像剤の残量測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを備え、現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、前記不揮発性記憶手段には、現像剤残量の最小値Ｍを書き込み、更新できる記憶領域を設け、前記最小値と検出された現像剤量を比較し、現像剤量が増加したかを判断する比較判断手段を有し、検知した現像剤残量の値が増えたと判断した場合、
現像バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンタミ現象の発生を検知し、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【実施例１】
【００１４】
＜実施例１の特徴の要約＞
本実施例の特徴を図１を用いて説明する。図１は横軸がプリント枚数、縦軸が現像剤残量である。基本的にはプリント枚数が増加するにつれて現像剤残量は減少する。図１では、あるプリント枚数αで現像剤残量が増加した例である。現像剤量が増加した場合に、現像バイアスのＡＣバイアスのピーク間電圧値（以下、Ｖｐｐ）を１．８ｋＶから、１．７ｋＶにする。そして、現像剤の残量が、増えた現像剤残量が、増加する前の現像剤残量に戻ったプリント枚数βで、現像バイアスのＶｐｐを１．８ｋＶに戻すという制御を行っている。本実施例では、（カートリッジを入れ替えずに）１つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている。そして、プリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において検知された現像剤が、メモリに記憶された現像剤残量に対して３％以上増えたと検知した場合に、コンタミが発生したと判断している。そして、コンタミが発生したと判断された場合、現像バイアスのＡＣバイアスのピーク間電圧値（以下、Ｖｐｐ）を変更している。
【００１５】
＜画像形成装置の全体構成及び動作＞
図１１に画像形成装置の全体図を説明する。画像形成装置１００は以下を備えている。像担持体である感光体ドラム１４。感光体ドラム１４を一様に帯電するための帯電手段である帯電ローラ８。画像信号に基づいて、感光ドラム上に静電潜像を形成する露光装置１５。感光体ドラム１４に形成された静電潜像を現像剤により顕像化するための現像装置５。転写材Ｐに現像剤を転写させるための転写手段である転写ローラ１６。転写後に感光体ドラム１４上にわずかに残った現像剤を掻き取り、次回の画像形成に供するためのクリーニング手段であるクリーニングブレード６を備えている。
【００１６】
転写材Ｐに転写された現像剤像は、定着装置１７により転写材Ｐに定着される。
【００１７】
画像形成装置１００は、画像形成装置本体と、画像形成装置本体に着脱可能に設けられたプロセスカートリッジとを備える。図３に基づいて、プロセスカートリッジ１の構成を説明する。プロセスカートリッジ１は、以下の構成を一体化してカートリッジ化したものである。現像剤である磁性トナーを収納する現像剤収容部２と、現像剤担持体である現像ローラ３及び現像剤規制部材である厚さ１．０ｍｍのウレタンゴムの平板である現像ブレード４などを保持する現像装置５。像担持体である感光体ドラム１４と、クリーニングブレード６及び廃現像剤容器７などのクリーニング手段及び帯電ローラ８を取り付けたクリーニング枠体９。
【００１８】
現像ローラ３は、直径１６ｍｍのアルミ素管にカーボン粒子等を分散した塗液をコーティング、乾燥して、表面粗さＲａ＝１．０μｍにしたものを用い、磁性トナーを現像ローラに引き寄せるためのマグネット１０が内包されている。
【００１９】
現像剤収容部２には、現像剤を攪拌するための現像剤攪拌部材１１が１つ配置されている。攪拌部材１１は、角棒である攪拌軸に、厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタテート）のシートを貼り付けられることで構成されている。この攪拌部材１１が、回転方向Ｒ１に攪拌軸を中心に回転することにより、ＰＥＴのシートで現像剤Ｔを現像剤収容部２から現像装置５方向へ搬送する構成になっている。ＰＥＴシートの自由端は、現像剤収容部２の底面に接触する。現像剤攪拌部材と現像剤収容部とが接触しない斜面部Ｑは、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した状態で水平面から７０°の斜面になっている。この斜面上の現像剤には攪拌部材１１は届かない。そのため、現像剤Ｔの自重や、攪拌部材１１が現像剤収容部２に接触する振動により、徐々に斜面を攪拌部材１１が届く位置まで滑り落ちた後に、攪拌部材１１により現像装置５内部に搬送される。
【００２０】
現像装置５内に搬送された現像剤Ｔは、現像ローラ３上を現像ブレード４で規制と同時に摩擦帯電される。その後、感光体ドラム１４と現像ローラ３との対向部である現像部に搬送される。現像ローラ３に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１４上に静電潜像に対応したトナー画像が形成される。トナー像が形成されることにより現像剤Ｔは消費されていく。現像バイアスは、１．８ｋＶｐｐ、２５００Ｈｚの矩形波のＡＣバイアスと−４５０ＶのＤＣバイアスの重畳バイアスを用いている。現像バイアスは、ベタ濃度や、文字画像の太さ等が、ユーザーが最も好むであろうものになるよう鑑みて設定されている。
【００２１】
＜現像剤残量検知手段の構成＞
画像形成装置は、現像装置５かつ現像剤収容部２内の現像剤Ｔの消費に従ってその残量を逐次検知する現像剤残量検知手段を備える。
【００２２】
本実施例では、現像容器内に現像剤残量検知手段としてのプレートアンテナを有している。図３に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像ローラ３に対向する位置の長手方向全域にわたって設けられた出力板金１２を備えている。
【００２３】
本実施例では、現像ローラ３には、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた電圧印加手段としての現像バイアス印加手段に電気的に接続される。
【００２４】
そして、現像バイアスが現像ローラ３に印加されると、現像ローラ３と現像ローラ３に対向した出力板金１２との間に交流電流が流れ、電流測定装置によって電流値が計測される。
【００２５】
こうして、電流測定装置によって測定された電流値から、現像ローラ３と出力板金１２との間の静電容量が計測される。
【００２６】
このように、プレートアンテナである出力板金１２を現像剤収容部２内に配設し、現像ローラ３と出力板金１２との間の静電容量を観測する。現像装置５かつ現像剤収容部２内の現像剤Ｔの減少に伴って、静電容量は変化する。そのため、予め求めておいた現像ローラ３と出力板金１２間の静電容量と現像剤量の関係と測定される静電容量と比較することで、随時現像装置５かつ現像剤収容部２内の現像剤量を知ることができる。現像剤残量の検知は、プリント１枚ごとタイミングに行っており、現像剤残量を逐次検知可能になっている。
【００２７】
本実施例のカートリッジには不揮発性のメモリを備えており、現像剤残量検知手段によって検知された現像剤量をメモリに更新していく。本実施例では、検知された現像剤残量がメモリに記憶されている現像剤残量の値よりも小さい場合に、現像剤残量をメモリに更新するようにしていく。言い換えれば、現像剤残量検知手段によって検知された現像剤量の最小値Ｍをメモリに随時更新していく。
【００２８】
＜コンタミ検知＞
次に、本発明の特徴である、コンタミ検知とコンタミと検知した場合の制御について説明する。
【００２９】
コンタミ検知は、前述の現像剤残量検知手段を用いて行う。基本的に現像剤の残量はプリント枚数が進めば、減る一方で増えることは無いはずである。しかし、例えば、図４のように攪拌部材１１が届かない現像剤収容部２の後端に現像剤Ｔ１が残っており、何かのタイミングで一気に崩れ落ち、攪拌部材１１により現像装置５内に搬送された場合、現像ローラ３と出力板金１２間の現像剤は増える。そのため、残量検知手段が検知する値も増加する。このことから、残量検知手段が検知する残量が増えた場合、コンタミが発生したと判断できる。
【００３０】
＜コンタミ検知手段とコンタミゴースト改善構成＞
コンタミ検知手段とコンタミ起因の現像ゴースト（以下、コンタミゴースト）を改善させる構成を、概念図として図５に示し、実際に行う制御を図６にフローチャートで示す。本実施例では、図５の概念図に示すように、残量検知手段１８、不揮発性メモリ１９、比較判断手段２０、現像剤増加量計算手段２１、現像バイアス印加手段２２を備えている。なお、本実施例では、比較判断手段２０、現像剤増加量計算手段２１は、制御手段であるＣＰＵ２３が兼用している。また、制御手段は現像バイアス印加手段を制御して、現像ローラに印加される現像バイアスを制御する。
【００３１】
図６のフローチャートを説明する。
【００３２】
未使用のカートリッジが初めて画像形成装置に装着された場合、プリントがスタートし、最初の１枚目がプリントされた後、残量検知手段１８により現像剤残量が検知される。まだ、現像剤残量の最小値Ｍはメモリに記憶されていないので、検知された残量はそのまま不揮発性メモリ１９に現像剤残量の最小値Ｍとして記憶され、プリント動作は終了する。２枚目以降のプリントが行われた際は、プリント後に現像剤残量が検知され、すでに現像剤残量の最小値Ｍがメモリに記憶されているので、比較判断手段２０により現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量と最小値Ｍが比較される。現像剤残量が最小値Ｍより小さければ、新たな現像剤残量の最小値Ｍとしてメモリに更新され、終了する。もし、現像剤残量がメモリに記憶されている最小値Ｍより多いと判断された場合は、現像剤増加量計算手段２１により、メモリに記憶されている最小値Ｍに対しての増加率Δａ（％）が計算される。Δａが３％以上の場合、現像バイアス印加手段により、現像バイアスのＶｐｐが１．８ｋＶから１．７ｋＶに変更され、次回のプリント時から現像バイアスのＶｐｐを１．７ｋｖで画像形成を行う。Δａが３％以上の場合は、そのまま終了する。なお、増加率Δａは、現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量−記憶手段に記憶されている現像剤残量（ｇ）／現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量（ｇ）×１００、で計算される。
【００３３】
現像バイアス変更後は、プリント後に現像剤残量が検知され、比較判断手段２０により、メモリに記憶されている現像剤残量の最小値Ｍより大きければ、１．７ｋＶのＶｐｐが選択されたままである。現像剤残量の最小値Ｍ以下であると判断された場合に、１．８ｋＶのＶｐｐに再変更される。
【００３４】
Ｖｐｐが１．８ｋＶに再変更された後は、再び現像剤増加率が３％以上と判断されるまでは、Ｖｐｐは１．８ｋＶのままである。
【００３５】
また、本実施例の不揮発性メモリ１９には、カートリッジの個体を識別する識別情報を記憶している。この識別情報により、別のカートリッジで、それまでのカートリッジより現像剤残量が多いものが画像形成装置に装着されることにより、現像剤残量が増えた場合と、同一カートリッジで現像剤残量が増えた場合とを区別することができる。カートリッジ個体が交換され、現像剤残量が増加した場合は、前述のコンタミゴースト改善制御は行わない。
【００３６】
＜コンタミゴーストの強制発生検討＞
次に、以上に説明した本実施例のコンタミゴースト改善構成の効果を確認する。まず、コンタミを強制的に発生させ、ゴーストのレベルを確認する。その後にＶｐｐを変更し、ゴーストの改善効果を検証する。
【００３７】
まず、下記印字テスト条件において、現像剤を消費しつつ現像剤収容部内の現像剤を耐久劣化させる。ある現像剤残量になったところで、新品トナーを所定の量投入したのちに、ゴースト判定サンプルをプリントし、コンタゴーストを強制発生させ、発生ゴーストレベルを確認した。
印字テスト条件
使用カートリッジ：現像剤充填量３５０ｇ
出力画像：印字率４％画像
気温／湿度：２５℃／６０％
【００３８】
現像ゴーストとは、図７に示すように現像ローラ上で１周前の画像履歴が、次の周に対応する画像に現れる現象である。現像ゴーストは、ベタ黒部とベタ白がともに現像ローラ１周目に対応する部分にあり、２周目に対応する部分が均一なハーフトーンである画像サンプルで顕著に発生する。また、１周目に印字された部分が他の部分よりも濃度が濃くなる場合をポジゴースト、薄くなる場合をネガゴーストという。図７の画像サンプルをゴースト判定サンプルに用い、現像ローラ１周目に対応する部分に一片が２５ｍｍの正方形のベタ黒、現像ローラ２周目以降に対応する部分はハーフトーン画像を形成した。ハーフトーン画像は、「マクベス反射濃度計」（マクベス社製）を用いて測定した値で示すと、０．６程度の濃度のものである。ゴーストレベルは、１周目がベタ白後のハーフトーン部の濃度と、１周目がベタ黒後のハーフトーン部の濃度との濃度差で判断した。具体的には、濃度差をみて、『○：０〜０．０３未満』、『△：０．０３以上〜０．０８未満』『×：０．０８以上』としてゴーストレベルのランク付けした。新品トナー投入前のゴーストレベルは全て○レベルであった。
【００３９】
＜現像剤増加量とコンタミレベルの確認＞
結果を表２に示す。表２は、現像剤残量に対する新品投入（増加）トナー量とゴーストレベルとの関係を示している。
【００４０】
【表１】
2010156763.tif 000003
【００４１】
新品トナー投入後に発生したゴーストは全てポジゴーストであった。
【００４２】
表２の結果、増加率Δａ＝投入トナー量／トナー残量が３％より多くなると△、又は×レベルのゴーストが発生しており、本実施例でΔａが３％以上でコンタミが発生したと判断することが妥当であることがわかる。
【００４３】
＜コンタミゴースト改善手段と効果の説明＞
コンタミと判断した後の制御とその効果について説明する。本実施例においては、コンタミと判断した場合に、現像バイアスのＶｐｐを１．８ｋＶから１．７ｋＶに変更する。
【００４４】
Ｖｐｐは１．８ｋＶであるほうが、ユーザーが最も好む文字画像の太さを実現できる。しかし、Ｖｐｐを１．７ｋＶにした場合でも、ベタ濃度は１．８ｋＶの時と同等、文字画像はユーザーが最も好むであろう太さより、若干細くなるものの、問題となるレベルではないことを確認した。
【００４５】
前記、現像剤残量に対する増加トナー量とゴーストレベルとの関係を検討において、表１で示したゴーストレベルが発生した段階で、現像バイアスのＶｐｐを１．８ｋＶから１．７ｋＶに変更した後のゴーストレベルを表３に示す。Ｖｐｐを変更することでゴーストのレベルが良化することが解かる。
【００４６】
【表２】
2010156763.tif 000004
【００４７】
以上から、本実施例の構成にすることでコンタミゴーストが改善することが確認できた。
【００４８】
次に、この改善のメカニズムを以下に説明する。説明の順番としては、まず、『現像ゴースト発生メカニズム』、『コンタミゴーストの発生メカニズム』を説明した後に『ゴースト良化のメカニズム』の順で説明する。
【００４９】
＜現像ゴースト発生のメカニズム＞
まず、現像ゴーストの発生メカニズムについて以下に説明する。一般的に、画像形成プロセスは、現像開始前に現像ローラを所定の回転数回転させ、現像剤規制部材で現像剤を十分摩擦帯電させたのちに、現像バイアスを印加し、現像を行う。つまり、現像ローラ１周目に対応する画像部は十分にトリボが高い現像剤が現像される。しかし、現像ローラ１周目に高印字の画像を現像した場合、現像ローラ上の現像剤の大部分が消費されてしまい、次の周には現像装置内部から現像ローラ上に搬送されたばかりで、現像剤規制部材で１回だけ摩擦帯電された現像剤が現像部に搬送される。そのため、現像部の現像剤はトリボが低い状態になる。逆に現像ローラ１周目がベタ白画像の場合、２周目は十分にトリボが高い現像剤が現像されることになる。
【００５０】
トリボと現像性について以下に示す。そもそも現像剤が現像されるメカニズムとしては、現像剤がトリボを持つことにより、現像ローラに印加される現像電圧と静電潜像との電位差によって、現像剤は力を受け、現像される、というものである。このとき、現像剤が受ける力は、現像バイアスによる静電力だけではなく、現像ローラとの鏡映力や、ファンデルワールス力等の現像ローラ方向の引力も作用する。そのため、トリボが低すぎ、電位差により受ける静電力が小さすぎると、現像ローラから静電潜像に移ることができず、現像性が下がる。しかし、逆にトリボが高すぎる場合においても、現像剤と現像ローラ間に働く引力である鏡映力が増加してしまい、現像剤は現像ローラに束縛され、現像性は下がる。また、ハーフトーン等の比較的、現像ローラと静電潜像の電位差が低い画像を現像する場合においては、トリボが高すぎる場合において、少ない現像剤の量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ない現像剤量しか現像されないため、濃度は下がる。これらのように、現像剤のトリボにより現像性は大きく変化し、トリボが低すぎても、高すぎても現像性は下がる。
【００５１】
このため、現像ローラ１周目に対応する部分の現像剤の消費され具合により、２周目の現像剤のトリボが変化してしまうと、現像性が変わり、２周目に対応する画像の濃度が変化する。この現象が、現像ゴーストである。
【００５２】
現像ゴーストは、現像ローラ上の現像剤のトリボで、１周目がベタ白だった後の２周目のトリボ（以下、白後のトリボ）と、１周目がベタ黒だった後の２周目のトリボ（以下、黒後のトリボ）との差が大きいとゴーストは悪くなる。また、全体的にトリボが低い場合、黒後のトリボがさらに低くなり、ネガゴーストになりやすい。逆に、トリボが高い場合、白後のトリボが高くなりすぎ、ポジゴーストになりやすい。
【００５３】
＜コンタミゴーストの発生メカニズム＞
次に、上記の現像ゴースト発生メカニズムを踏まえて、コンタミ現象が起こったときのゴースト悪化のメカニズムについて以下に説明する。
【００５４】
耐久履歴を受ける前の新しい現像剤におけるの白後のトリボと、黒後のトリボの分布と、耐久履歴を受け劣化した古いトナーにおけるの白後のトリボと、黒後のトリボの分布を図８に示す。新しいトナーのほうが耐久劣化していないため、トリボが高く、白後、黒後ともにトリボ分布も高い側にある。耐久履歴を受けたトナーは、白後、黒後ともに低い側にある。新しいトナーも耐久履歴を受けたトナーも、白後、黒後の差はさほど大きくなく、レベルの悪いゴースト画像も発生しない。
【００５５】
図９に新しいトナーに古いトナーが混じり、コンタミ状態にあるトナーの白後、黒後のトリボ分布を示す。黒後のトリボ分布は新しいトナーと古いトナーのトリボ分布を足したようなブロードな分布を示すが、白後のトリボ分布のピークは新しいトナーのトリボ分布に近く、低い側に裾を持った形になる。これは、現像装置内で現像ローラ上に搬送されたトナーは、現像ローラが回転し、現像剤規制部材で規制を受ける際に、（現像ローラとの引力になる鏡映力が高い）トリボが高いものが選択的に現像ローラ上に残りやすい。そのため、現像ローラ回転数が多い、白後では現像ブレード部での選択機会も多く、新しいトナーがより選択的に現像ローラ上に存在するためである。
【００５６】
このため、コンタミ状態にあるトナーは白後と黒後のトリボ差が大きくなり、レベルが悪いゴーストが発生してしまう。
【００５７】
新品トナー投入後に発生した発生したゴーストは全てポジゴーストであった。これは、耐久劣化したトナーに新品トナーが混じることで、白後のトリボ分布が黒後のトリボ分布より、大幅に高くなる。この結果、白後では少ないトナーの量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ないトナー量しか現像されないため、白後のハーフトーンの濃度が低下したためであると考えられる。
【００５８】
表２から、増加率Δａが、３％程度の少ないトナー量でもレベルの悪いゴーストが発生することが解かった。これは、トリボが高くなる新品トナーは、現像ローラとの鏡映力も強いため選択的に現像ローラに付着しやすいこと。更に、白後での現像ローラ上では、現像ブレード部でのトナー選択機会が多くなるため新品トナーがより選択的に存在してしまうため、と考えられる。
【００５９】
＜ゴースト良化のメカニズム＞
現像バイアスのＶｐｐを減少させることで、ゴーストが良化するメカニズムを以下に説明する。
【００６０】
前述したように、本実施例におけるコンタミゴーストはポジゴーストであり、白後のトリボが高くなりすぎることで、白後では少ないトナーの量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ないトナー量しか現像されない。そのため、白後のハーフトーンの濃度が低下したと考えられる。つまり、ポジゴーストを良化させるためには、トリボが高いトナーが現像されずに、よりトリボが低い、黒後のトリボに近いトナーが現像されれば良化すると考えられる。そもそも、現像バイアスにより、静電潜像に現像されるためには、（トリボが高くなると大きくなる）現像ローラからの鏡映力より大きな力が働かなければならない。このことから、本実施例では、現像バイアスのＶｐｐを下げることで、現像ローラから鏡映力に逆らってトナーを現像する力が低くなり、鏡映力が高いトリボが高いトナーが現像されなくなり、よりトリボが低いトナーが現像されるようになったと考えられる。このため、同じ静電潜像に対しても、トリボの低いトナーで現像されることにより多くのトナーが現像され、白後のハーフトーン画像の濃度が上がり、ゴーストが良化したと考えられる。
【００６１】
以上のメカニズムにより、本実施例ではゴーストが改善されたと考えられる。
【００６２】
＜現像Ｖｐｐを元に戻すタイミング＞
次に、現像バイアスのＶｐｐを１．７ｋＶにすることで、ゴーストのレベルが良化することを確認した後、再び前述の印字テスト条件で、印字テストを行った。しかるのち残トナー量が、新品トナー投入前のトナー量になってところで、Ｖｐｐを１．８ｋＶに戻し、再びゴースト判定サンプルをプリントした結果を『テスト再開後ゴーストレベル』として表４に示す。
【００６３】
結果は、全て、ゴーストは○レベルであった。これは、新品トナーは選択的に現像ローラにコート、現像されるため、新品トナー投入前のトナー量までトナーを消費すれば、投入新品トナーは現像装置内から大幅に減少すると考えられる。このためにゴーストレベルはＶｐｐを１．８ｋＶに戻しても良化したままであると考えられる。Ｖｐｐが１．８ｋＶのほうが、ユーザーが最も好む文字画像の太さになるため、本実施例では、増加したトナー残量が、もとの残量に戻った時点で、Ｖｐｐを１．８ｋＶに戻す制御を行う。
【００６４】
【表３】
2010156763.tif 000005
【００６５】
＜実施例１の効果＞
以上のことから、本実施例では、１つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において、現像剤残量が、その時点の現像剤残量の３％以上増えた場合に、コンタミが発生したと判断する。そして、コンタミが発生した場合は、現像バイアスのＶｐｐを１．８ｋＶから、１．７ｋＶにする。増加した現像剤残量が、もとの残量に戻った時点で、現像バイアスのＶｐｐも１．８ｋＶに戻す、という制御を行う。このようにすることで、コンタミが発生した場合においても、コンタミゴーストの発生を抑制することができることが確認できた。
【００６６】
［実施例２］
次に実施例２について説明する。
【００６７】
＜実施例２の特徴の要約＞
本実施例で用いるカートリッジは、実施例１で用いたカートリッジと比較すると次の点で異なる。現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して４０°である。また、斜面には、攪拌部材１１と接触することで振動し、現像剤を攪拌部材方向に落として現像剤を搬送する現像剤搬送部材であるＰＥＴシート（以後、加震シート）が、斜面上方端だけ固定されて、配置されている。
【００６８】
画像形成装置内での紙詰まりなどを解消するためにユーザーがカートリッジを脱着した場合に、本実施例のカートリッジ構成のほうが、コンタミが起こりやすい。そのため、本発明の効果を得やすい。
【００６９】
＜実施例２におけるカートリッジ構成＞
本実施例で用いるカートリッジについて図１０を用いて説明する。本実施例で用いるカートリッジは、実施例１で用いたカートリッジと比較すると、現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して４０°であり、斜面には厚さ１００μの加震シート１３が貼り付けてある構成になっている。加震シート１３は、シートの斜面上方端だけ固定され、攪拌部材１１の自由端先端が、回転毎に加震部材の自由端側に接触することで、加震シート１３が振動し、加震シート１３上の現像剤が斜面を滑り落ちやすくする機能を果たしている。加震シートを用いた構成は、現像剤収容部の後端斜面を、そのままでは現像剤が滑り落ちることができない角度まで寝かせることができる。ぞのため、現像剤収容部の容積が広くなり、より多くの現像剤を収容することができるという利点がある。
【００７０】
しかし、場合によっては、加震マイラーを用いた構成は、コンタミゴーストが発生しやすい構成でもある。これは、加震マイラー上の現像剤は、加震マイラーにより振動が与えられることで、トナー消費に従い徐々に滑り落ちていくため、滑り落ちるまでは、循環せず、耐久劣化しない。このため攪拌部材が届く範囲内は、耐久劣化した現像剤になり、届かない加震シート上のトナーは新品と同等のトナーとなり、コンタミが起こりやすくなる。特に、ある程度トナーが消費されたところで、画像形成装置内での紙詰まりなどを解消するためにユーザーがカートリッジを脱着した場合に、（加震マイラーがない、例えば実施例１構成のカートリッジに比べ）コンタミゴーストが発生しやすい。
【００７１】
＜実施例２での本発明の効果＞
本実施例では、コンタミ検知及び、コンタミを検知した後の制御、ならびには上記のカートリッジの構成以外は、実施例１と同じである。
【００７２】
本実施例で、本発明の効果を明らかにするための印字テストを行った。テストの条件は以下の通りである。
使用カートリッジ：現像剤充填量３５０ｇ
出力画像：印字率４％画像
気温／湿度：２５℃／６０％
現像剤残量が所定の量になったところでカートリッジの脱着を行って、現像剤の増加量と増加率Δａを確認後、ゴースト判定サンプルをプリントアウトし、ゴーストのレベルを判定した。
【００７３】
具体的には、実施例２の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Ｍよりも３％以上増えたと検知した場合、現像のＶｐｐを１．８ｋＶから１．７ｋｖに変更してゴーストのレベル判定を行った。
【００７４】
比較例１として、実施例１の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Ｍよりも３％以上増えたと検知しても、現像のＶｐｐは１．８ｋＶのままで、ゴーストのレベル判定を行った。
【００７５】
また、比較例２として、実施例２の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Ｍよりも３％以上増えたと検知しても、現像のＶｐｐは１．８ｋＶのままで、ゴーストのレベル判定を行った。結果を表４に示す。
【００７６】
実施例２と比較例１を比較すると、加震マイラーを用いた構成である実施例２のほうが、カートリッジを脱着したときの、現像剤の増加量は多くコンタミゴーストには不利であることが解かる。また、実際、同じ現像バイアスでの比較である、比較例１と比較例２のゴーストレベルをみると、加震マイラーを用いた構成である比較例２の方がゴーストレベルが悪くなっている。これは、新しいトナーの増加量が、実施例１のカートリッジよりも実施例２のカートリッジの方が多くなるためである。
【００７７】
しかし、実施例２の結果から、本実施例の加震マイラーを用いたコンタミゴーストに不利な構成でも、Ｖｐｐを１．７ｋＶにすることで、ゴーストが良化していることが解かり、本発明の効果があることが確認できる。
【００７８】
【表４】
2010156763.tif 000006
【００７９】
なお、上記実施例では、現像剤残量の増加量が、増加する前の現像剤残量（メモリに記憶された現像剤残量）の３％以上増えたと検知した場合にコンタミが発生したと判断している。これ以外にも、検知された現像剤残量と、メモリに記憶された現像剤残量（今回の検知よりも前の現像剤残量）との差分が所定値以上になった場合に、コンタミが発生したと判断してもよい。
【００８０】
また、コンタミゴーストはカートリッジの使用耐久末期に発生しやすい。これは、コンタミで混入される新しいトナーの割合が、攪拌された古いトナーに対して大きくなるためである。そこで、上記した現像バイアスの制御を、カートリッジ使用耐久末期のみ行うようにしてもよい。例えば、現像剤検知手段で現像剤残量が所定値以下になってから、現像剤残量が増加したかを判断し、コンタミの発生を検知するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施例では、コンタミが発生した場合に、現像バイアスのＶｐｐを小さくする制御を行ったが、ゴーストを抑えることが可能であればこれに限られるものではない。例えば、現像バイアスのＤＣバイアスの絶対値を小さくすることで、ゴーストを抑えることも可能である。ＤＣバイアスの絶対値を小さくすることにより、トリボの高いトナーが現像されにくい状況をつくり、ゴーストの発生を抑制することができる。
【００８２】
また、上記実施例では、現像剤の残量検知を静電容量を測定することで行っているがこれに限られるものではない。例えば、現像容器内に光を透過させて、透過した時間をみることにより現像剤の残量を検知する光残量検知のようなものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１における本発明の説明図
【図２】新品トナーと耐久トナーのトリボ分布の一例
【図３】実施例１におけるプロセスカートリッジの断面図
【図４】トナーの残り具合によるコンタミ発生の説明図
【図５】実施例１におけるコンタミ検知の概念図
【図６】実施例１にけるコンタミ検知とゴースト改善制御のフローチャート
【図７】ゴーストレベル判定サンプルの説明図
【図８】新品トナーと耐久トナーの白後、黒後のトリボ分布
【図９】コンタミトナーの白後、黒後のトリボ分布
【図１０】実施例２におけるプロセスカートリッジの断面図
【図１１】実施例１における、画像形成装置全体の概略図である
【符号の説明】
【００８４】
１  プロセスカートリッジ
２  現像剤収容部
３  現像ローラ
４  現像剤規制部材
５  現像装置
６  クリーニングブレード
７  廃現像剤容器
８  帯電ローラ
９  クリーニング枠体
１０  マグネット
１１  現像剤攪拌
１２  残量検知出力板金
１３  加震シート
【図１】
2010156763.tif 000007
【図２】
2010156763.tif 000008
【図３】
2010156763.tif 000009
【図４】
2010156763.tif 000010
【図５】
2010156763.tif 000011
【図６】
2010156763.tif 000012
【図７】
2010156763.tif 000013
【図８】
2010156763.tif 000014
【図９】
2010156763.tif 000015
【図１０】
2010156763.tif 000016
【図１１】
2010156763.tif 000017