(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤の状態に応じて、現像剤担持体と規制部材との間に印加する電圧を適正な値に制御し、現像剤担持体上に安定した現像剤層を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、第１の電圧印加手段によって現像剤担持体に印加される電圧Ｖ１と第２の電圧印加手段によって規制部材に印加される電圧Ｖ２との電位差である規制バイアスＶｂ＝Ｖ１−Ｖ２を可変に制御する電圧制御手段と、規制部材によって層厚が規制された後の現像剤担持体上の現像剤層の表面電圧Ｖｔを検知する電圧検知手段と、電圧検知手段から入力される情報に基づいて演算処理を行う演算処理手段と、を有し、演算処理手段は、表面電圧Ｖｔが極小値をとるときの規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとするとき、次式、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように、電圧制御手段により制御される画像形成時の規制バイアスＶｂを設定する構成とする。【選択図】図６
2010156855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像装置であって、現像剤を担持して前記像担持体に向けて搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持する現像剤の層厚を規制する規制部材と、を具備する現像装置と、前記現像剤担持体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記規制部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有する画像形成装置において、
前記第１の電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加される電圧Ｖ１と前記第２の電圧印加手段によって前記規制部材に印加される電圧Ｖ２との電位差である規制バイアスＶｂ＝Ｖ１−Ｖ２を可変に制御する電圧制御手段と、
前記規制部材によって層厚が規制された後の前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電圧Ｖｔを検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段から入力される情報に基づいて演算処理を行う演算処理手段と、
を有し、
前記演算処理手段は、前記電圧制御手段によって前記電圧Ｖ２が前記電圧Ｖ１よりも現像剤の正規帯電極性と同極性側に大きくなる範囲において前記規制バイアスＶｂを変化させながら前記電圧検知手段によって前記表面電圧Ｖｔを検知することによって求められた前記規制バイアスＶｂに対する前記表面電圧Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において、前記表面電圧が極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとするとき、次式、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすように、前記電圧制御手段により制御される画像形成時の前記規制バイアスＶｂを設定することを特徴する画像形成装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、次式、
｜Ｖｂ｜−｜Ｖｂｍｉｎ｜＞２０Ｖ
を満たすように、前記電圧印加手段により制御される画像形成時の前記規制バイアスＶｂを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における前記規制バイアスＶｂｍｉｎの近傍の所定の領域における前記表面電圧Ｖｔの変動幅をΔＶｔ（Ｖｂｍｉｎ）とするとき、前記演算処理手段は、前記電圧制御手段により制御される画像形成時の前記規制バイアスＶｂを、当該関係におけるその規制バイアスＶｂの近傍の所定の領域における前記表面電圧の変動幅ΔＶｔ（Ｖｂ）が、次式、
｜ΔＶｔ（Ｖｂ）｜≦３×｜ΔＶｔ（Ｖｂｍｉｎ）｜
を満たすように設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において前記表面電圧Ｖｔが極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとし、当該関係において前記表面電圧が極大値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍａｘとするとき、次式、
Ｖｓ＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜
で表される電圧差Ｖｓの値に応じて、前記電圧制御手段により制御される画像形成時の前記規制バイアスＶｂを設定し、前記電圧差Ｖｓの値が大きいほど、｜Ｖｂ｜の値は大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において前記表面電圧Ｖｔが極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとし、当該関係において前記表面電圧が極大値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍａｘとするとき、次式、
Ｖｓ＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜
で表される電圧差Ｖｓが、予め設定された基準値Ｖｓｋ以上の場合には、警告を発するため及び／又は画像形成装置の動作を停止させるための信号を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像装置であって、現像剤を担持して前記像担持体に向けて搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持する現像剤の層厚を規制する規制部材と、を具備する現像装置と、前記現像剤担持体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記規制部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有する画像形成装置において、
前記第１の電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加される電圧Ｖ１と前記第２の電圧印加手段によって前記規制部材に印加される電圧Ｖ２との電位差である規制バイアスＶｂ＝Ｖ１−Ｖ２を可変に制御する電圧制御手段と、
前記規制部材によって層厚が規制された後の前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電圧Ｖｔを検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段から入力される情報に基づいて演算処理を行う演算処理手段と、
を有し、
前記演算処理手段は、前記電圧制御手段によって前記電圧Ｖ２が前記電圧Ｖ１よりも現像剤の正規帯電極性と同極性側に大きくなる範囲において前記規制バイアスＶｂを変化させながら前記電圧検知手段によって前記表面電圧Ｖｔを検知することによって求められた前記規制バイアスＶｂに対する前記表面電圧Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において、前記表面電圧が極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとし、当該関係において前記表面電圧が極大値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍａｘとするとき、次式、
Ｖｓ＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜
で表される電圧差Ｖｓが、予め設定された基準値Ｖｓｋ以上の場合には、警告を発するため及び／又は画像形成装置の動作を停止させるための信号を出力することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を求めるための前記表面電圧Ｖｔの検知の終了時の前記規制バイアスＶｂをＶｂｏとすると、次式、
Ｖｂｏ≠Ｖｂｍｉｎ
を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を求めるための前記表面電圧Ｖｔの検知の終了時の前記規制バイアスＶｂをＶｂｏとすると、次式、
｜Ｖｂｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を求めるための前記表面電圧Ｖｔの検知の終了時の前記規制バイアスＶｂをＶｂｏとすると、次式、
｜Ｖｂｏ｜−｜Ｖｂｍｉｎ｜＞２０Ｖ
を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における前記表面電圧の極小値をＶｔｍａｘとし、当該関係における前記表面電圧の極大値をＶｔｍａｘとするとき、次式、
Ｄ＝｜Ｖｔｍａｘ−Ｖｔｍｉｎ｜
で表される表面電圧の極大値と極小値との差Ｄが、次式、
Ｄ＜０．５Ｖ
を満たすとき、警告を発するため及び又は画像形成装置の動作を停止させるための信号を出力することを特徴とする請求項１〜９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、静電記録方式を用いる複写機、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置においては、一様に帯電させられた像担持体としての感光体の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像剤としてのトナーを用いて現像されることでトナー像が形成される。そして、このトナー像が転写材上に転写され、定着されて、出力画像が得られる。
【０００３】
この種の画像形成装置に用いられる現像方法としては、一般に、主にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた２成分現像法と、実質的にトナーのみからなる１成分現像剤を用いた１成分現像法が知られている。
【０００４】
又、従来の１成分現像剤を用いた現像方式としては、弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式が提案されている。
【０００５】
図１５は、従来の弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式の現像装置の一例を示す。
【０００６】
現像装置２０３は、現像剤担持体として誘電体層を有する弾性ローラである現像ローラ２３１上に、非磁性１成分現像剤であるトナーを担持し、感光ドラム２０１の表面に接触させて現像を行う。現像ローラ２３１へのトナーの供給は、現像ローラ２３１に接触する供給ローラ２３２により行われる。供給ローラ２３２は、現像容器２３３内からトナーを搬送し、現像ローラ２３１に付着させると共に、現像ローラ２３１に残ったトナーを一旦除去する機能も担っている。
【０００７】
現像ローラ２３１上に付着したトナーの層厚規制及び摩擦帯電による電荷付与は、規制部材２３４を、現像ローラ２３１に当接することにより行われる。規制部材２３４としては、金属薄板を片持ちで支持し、現像ローラ２３１との対向部の腹面を現像ローラ２３１に当接させて配置されるブレード形状のもの（規制ブレード）が用いられる。規制部材２３４により現像ローラ２３１上にコートされた現像剤は、感光ドラム１上に形成された静電潜像と、現像ローラ２３１上に印加されたバイアスの電位により、前記静電潜像を現像する。
【０００８】
又、現像ローラ上に形成するトナーのコート層の帯電量及び層厚の安定化のために、現像ローラと規制部材との間に電圧を印加することが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１６３１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、トナーコート層形成の安定化を図るために、現像ローラと規制部材との間に所定の電圧を印加することが行われる。この現像ローラと規制部材との間に電圧を印加し、トナーコート層形成の安定化を図る効果は、特に、印字枚数を重ねて、トナーが経時的にストレスを受け、帯電性の低下や凝集性の増加が生じたときに有効に働く。
【００１０】
つまり、帯電性や凝集性が変化しても、現像ローラと規制部材との間に電圧を印加することで、トナーコート層の電荷量の変動を抑制し、電荷量が小さい、あるいは、逆極性の電荷を有したトナーがトナーコート層に占める量を抑制する。その結果、経時的に安定した画像を得ることができる。
【００１１】
しかしながら、現像ローラと規制部材との間に電圧を印加するため、トナーが規制部材を通過中に、トナーには現像ローラに押し付けられる方向の力が加わる。従って、トナーは、現像ローラと規制部材との間に印加する電圧によるストレスを受け、帯電性の低下や凝集性の増加が促進される。画像形成枚数が少ないときから現像ローラと規制部材との間に一定の電圧を印加するような場合には、長期の使用により、このトナーにかかるストレスの影響が無視できなくなることがある。その結果、長期に渡って安定した画像を得ることが難しかった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、現像剤の状態に応じて、現像剤担持体と規制部材との間に印加する電圧を適正な値に制御し、現像剤担持体上に安定した現像剤層を形成することができる画像形成装置を提供することである。
【００１３】
又、本発明の他の目的は、簡易な構成により、現像剤の状態を検知することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像装置であって、現像剤を担持して前記像担持体に向けて搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持する現像剤の層厚を規制する規制部材と、を具備する現像装置と、前記現像剤担持体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記規制部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有する画像形成装置において、前記第１の電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加される電圧Ｖ１と前記第２の電圧印加手段によって前記規制部材に印加される電圧Ｖ２との電位差である規制バイアスＶｂ＝Ｖ１−Ｖ２を可変に制御する電圧制御手段と、前記規制部材によって層厚が規制された後の前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電圧Ｖｔを検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段から入力される情報に基づいて演算処理を行う演算処理手段と、を有し、前記演算処理手段は、前記電圧制御手段によって前記電圧Ｖ２が前記電圧Ｖ１よりも現像剤の正規帯電極性と同極性側に大きくなる範囲において前記規制バイアスＶｂを変化させながら前記電圧検知手段によって前記表面電圧Ｖｔを検知することによって求められた前記規制バイアスＶｂに対する前記表面電圧Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において、前記表面電圧が極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとするとき、次式、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように、前記電圧制御手段により制御される画像形成時の前記規制バイアスＶｂを設定することを特徴する画像形成装置である。
【００１５】
本発明の他の態様によると、像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像装置であって、現像剤を担持して前記像担持体に向けて搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持する現像剤の層厚を規制する規制部材と、を具備する現像装置と、前記現像剤担持体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記規制部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有する画像形成装置において、前記第１の電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加される電圧Ｖ１と前記第２の電圧印加手段によって前記規制部材に印加される電圧Ｖ２との電位差である規制バイアスＶｂ＝Ｖ１−Ｖ２を可変に制御する電圧制御手段と、前記規制部材によって層厚が規制された後の前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電圧Ｖｔを検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段から入力される情報に基づいて演算処理を行う演算処理手段と、を有し、前記演算処理手段は、前記電圧制御手段によって前記電圧Ｖ２が前記電圧Ｖ１よりも現像剤の正規帯電極性と同極性側に大きくなる範囲において前記規制バイアスＶｂを変化させながら前記電圧検知手段によって前記表面電圧Ｖｔを検知することによって求められた前記規制バイアスＶｂに対する前記表面電圧Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において、前記表面電圧が極小値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎとし、当該関係において前記表面電圧が極大値をとるときの前記規制バイアスＶｂをＶｂｍａｘとするとき、次式、Ｖｓ＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜で表される電圧差Ｖｓが、予め設定された基準値Ｖｓｋ以上の場合には、警告を発するため及び／又は画像形成装置の動作を停止させるための信号を出力することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像剤の状態に応じて、現像剤担持体と規制部材との間に印加する電圧を適正な値に制御し、現像剤担持体上に安定した現像剤層を形成することができる。又、本発明によれば、簡易な構成により、現像剤の状態を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体構成及び動作
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真プロセスを利用するフルカラーレーザープリンタである。
【００１９】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを有する。各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒色の各色用プロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫが配置される。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫは、転写装置２０が有する無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト２１の画像担持面の移動方向に沿って、略垂直方向に配列される。そして、画像形成装置１００は、各色用のプロセスカートリッジＢで形成されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写することでフルカラー画像を形成することができる。プロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫにおける画像の形成工程については後述する。
【００２０】
尚、本実施例では、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色ように設けられた要素であることを示すために図中符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。
【００２１】
各色のプロセスカートリッジＢにおいて被現像体である感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において１次転写手段としての１次転写ローラ２２により中間転写ベルト２１上に転写（１次転写）される。１次転写ローラ２２は、中間転写ベルト２１を挟んで各感光ドラム１の対向位置に設けられ、中間転写ベルト２１を感光ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト２１と感光ドラム１とが接触する１次転写部Ｎ１を形成する。中間転写ベルト２１上のトナー像は、中間転写ベルト２１の移動方向下流側の２次転写部Ｎ２に設けられた２次転写手段としての２次転写ローラ２３により、一括して記録紙などの転写材Ｐ上に転写（２次転写）される。２次転写ローラ２３は、中間転写ベルト２１の外周面に接触して２次転写部Ｎ２を形成する。尚、中間転写ベルト２１上の未転写トナーは、中間転写ベルトクリーナー２４によって回収される。
【００２２】
転写材Ｐは、画像形成装置１００の下部のカセット１１内に積載されており、印字動作の要求とともに給紙ローラ１２により搬送され、２次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像が転写される。
【００２３】
その後、転写材Ｐは定着ユニット１３へと搬送され、定着ユニット２６により転写材Ｐ上のトナー像は転写材Ｐに加熱定着される。その後、転写材Ｐは、排紙部１４を経て画像形成装置１００の装置本体Ａの外部に排出される。
【００２４】
画像形成装置１００においては、装置本体Ａに対して着脱可能なプロセスカートリッジＢなどを収納する第１のユニットと、転写ユニット、記録紙などの転写材Ｐを収納する第２のユニットとは分離可能になっている。そして、紙詰まりなどの処理時や、プロセスカートリッジＢの交換時において、第１のユニットと第２のユニットとを開口を設けるように分離することにより、上記処理や交換を行う。
【００２５】
２．プロセスカートリッジにおける画像形成プロセス
次に、プロセスカートリッジＢにおける画像形成プロセスについて説明する。
【００２６】
図２は、プロセスカートリッジＢの断面を示す。
【００２７】
プロセスカートリッジＢは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。又、プロセスカートリッジＢは、感光ドラム１に作用するプロセス手段として、帯電手段としての帯電装置２、現像手段としての現像装置３、及びクリーニング手段としてのクリーニング装置４を有する。プロセスカートリッジＢは、これら感光ドラム１、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置４が枠体によって一体的に装置本体Ａに対して着脱可能に構成されている。
【００２８】
本実施例では、画像形成プロセスの中心となる感光ドラム１として、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光ドラムを用いる。画像形成プロセスにおいて、感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）により、１８０ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）で図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００２９】
本実施例では、帯電装置２は、接触帯電部材である帯電ローラで構成される。帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光ドラム１に加圧接触させて設けられている。そして、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に伴って、図中矢印Ｒ２方向に従動回転する。
【００３０】
帯電ローラ２の芯金には、画像形成プロセスの帯電工程において、感光ドラム１に対して−１１００Ｖの直流電圧が印加される。これにより誘起された電荷によって、感光ドラム１の表面には、−５５０Ｖの一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。
【００３１】
この一様な表面電荷分布を有する感光ドラム１の表面に対して、装置本体Ａに設けられた露光手段として露光装置（スキャナーユニット）６により、画像データに対応して発光されるレーザ光による露光が行われる。露光装置６は、画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンにより、図中矢印Ｌで示すように感光ドラム１を露光する。感光ドラム１の露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。その結果、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖ、未露光部位は暗部電位Ｖｄ＝−５５０Ｖの静電潜像（静電像）が感光ドラム１上に形成される。
【００３２】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置３により現像される。現像装置３の構成及び動作についての詳細は後述するが、現像装置３は、所定のコート量及び電荷量のトナーコート層が形成された現像剤担持体としての現像ローラ３１を有する。現像ローラ３１は、感光ドラム１に接触しながら、図中矢印Ｒ３方向、即ち、接触部において感光ドラム１の表面移動方向に対し順方向に回転する。現像ローラ３１には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源８（図３）からトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性の直流電圧（ＤＣバイアス）が印加される。本実施例では、画像形成時には、現像ローラ３１に、−３００Ｖの直流電圧が印加される。そして、摩擦帯電により負極性に帯電したトナーが、感光ドラム１に接触する現像部において、感光ドラム１と現像ローラ３１との間の電位差により、感光ドラム１上の明部電位部に転移する。こうして、感光ドラム１上の静電潜像がトナー像（現像剤像）として現像される。
【００３３】
各プロセスカートリッジＢの感光ドラム１に接触する中間転写ベルト２１は、各感光ドラム１に対向した１次転写ローラ２２により感光ドラム１に加圧される。又、１次転写ローラ２２には、１次転写バイアス印加手段としての１次転写電源（図示せず）から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の直流電圧が印加され、感光ドラム１との間で１次転写電界が形成される。これにより、感光ドラム１上のトナー像は、中間転写ベルト２１が感光ドラム１に加圧接触する転写領域において、１次転写電界の力を受けて、感光ドラム１上から中間転写ベルト２１上に転写される。
【００３４】
一方、感光ドラム１上で中間転写ベルト２１に転写されずに残った未転写トナーは、クリーニング装置４に設置されたウレタンゴム製のクリーニングブレード４１により感光ドラム１の表面から掻き落とされ、クリーニング装置４内に収納される。
【００３５】
本実施例では、帯電装置２と、露光装置６とで、感光ドラム１に静電像を形成する静電像形成手段が構成される。
【００３６】
３．現像装置
次に、現像装置３についてより詳しく説明する。
【００３７】
図３は、現像装置３１及び関連する画像形成装置１００の一部の概略構成を示す。
【００３８】
現像装置３は、非磁性１成分現像剤であるトナーを収容する現像容器３３を有する。又、現像装置３は、トナーを担持して感光ドラム１に向けて搬送する現像剤担持体としての現像ローラ３１を有する。現像ローラ３１は、感光ドラム１に対して接触しながら、図中矢印Ｒ３方向、即ち、接触部において感光ドラム１の表面移動方向に対し順方向に回転する。又、現像装置３は、現像ローラ３１にトナーを供給すると共に、現像に供されずに現像ローラ３１上に残留したトナーを剥ぎ取る供給ローラ３２を有する。供給ローラ３２は、現像ローラ３１に対して接触しながら、図中矢印Ｒ４方向、即ち、接触部において現像ローラ３１の表面移動方向に対し逆方向に回転する。又、現像装置３は、現像ローラ３１の表面移動方向において供給ローラ３２の下流側で現像ローラ３１に当接する、現像剤層厚規制手段（現像剤量規制手段）としての規制部材である規制ブレード３４を有する。更に、現像装置３は、現像容器３３の内部に、トナーを撹拌すると共に、現像ローラ３１に向けて搬送する撹拌部材３５を有する。
【００３９】
本実施例では、非磁性１成分現像剤であるトナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することで負帯電性を有するように作製した。ただし、高画質化の点で、重合法であることが好ましいが、粉砕法により調整されてもよい。
【００４０】
現像ローラ３１としては、本実施例では、外径６ｍｍの芯金に導電性の弾性層５ｍｍを形成した外径１６ｍｍの弾性ローラを用いた。弾性層には、体積抵抗値１０6Ωｍのシリコーンゴムを用いた。尚、この弾性ローラの表層には、トナーへの電荷付与機能を持つコート層などを設けてもよい。本実施例では、感光ドラム１に安定して弾性接触させるために、現像ローラ３１の弾性層の硬度をＪＩＳ−Ａで４５°とした。又、現像ローラ３１の表面粗さは、使用するトナーの粒径にもよるが、算術平均粗さＲａで０．０５〜３．０μｍとした。ここで、算術平均粗さＲａの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に基づいて、小坂研究所（株）製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０を使用して行った。高画質化のためには、この算術平均粗さＲａは、０．３〜１．０μｍであることが好ましい。
【００４１】
現像ローラ３１には、画像形成時に、第１の電圧印加手段としての現像バイアス電源８により、負極性の所定の直流電圧が印加される。前述のように、本実施例では、現像ローラ３１には、現像バイアス電源８により、−３００Ｖの直流電圧が印加される。
【００４２】
供給ローラ３２としては、本実施例では、外径５ｍｍの芯金上に発泡骨格構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを５．５ｍｍ形成した外径１６ｍｍの弾性スポンジローラを用いた。供給ローラ３２は、連泡性の発泡体で構成することにより、過大な圧力を加えることなく現像ローラ３１と当接し、発泡体表面の適度な凸凹で現像ローラ３１上へのトナー供給及び現像時に消費されずに残像したトナーの剥ぎ取りを行うことができる。このセル構造の掻き取り性は、ウレタンフォームに限定されるものでなく、シリコーンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）などを発泡させたゴムなどが使用可能である。
【００４３】
現像ローラ３１の回転方向において、供給ローラ３２と現像ローラ３１との接触面の下流側に、現像ローラ３１に当接する規制ブレード３４が設けられている。
【００４４】
規制ブレード３４は、現像ローラ３１上のトナーを感光ドラム１上の静電潜像を現像するのに適した所定のコート量及び所定の電荷量に制御することを目的とする。規制ブレード３４は、弾性及び導電性を有している。規制ブレード３４は、現像容器３３に固定された支持板金３４ａにより、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材３４ｂを片持ちで支持し、その現像ローラ３１との対向部の腹面を現像ローラ３１に対して当接させている。本実施例では、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金３４ａとして使用し、厚み１２０μｍのリン青銅板を薄板状弾性部材３４ｂとして使用した。又、規制ブレード３４の薄板状弾性部材３４ｂは、その自由端を現像ブレード３４の表面移動方向上流側に向けて、支持板金３４ａに固定支持されている。薄板状弾性部材３４ｂの片持ち支持部から現像ローラ３１との当接部までの距離、所謂、自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３１の薄板状弾性部材３４ｂに対する押し込み量は１．５ｍｍである。
【００４５】
規制ブレード３４には、画像形成時に、第２の電圧印加手段としての印加電圧が可変な規制バイアス電源９により、詳しくは後述するようにして設定される直流電圧が印加される。
【００４６】
尚、本実施例の現像装置３は、トナー容量を含む寿命が、Ａ４用紙印字率５％換算で１万５千枚相当に設定されている。
【００４７】
上述のように、現像ローラ３１への電圧印加は、第１の電圧印加手段としての現像バイアス電源８により行う。又、規制ブレード３４への電圧印加は、第２の電圧印加手段としての電圧可変な規制バイアス電源９により行う。
【００４８】
本実施例では、現像ローラ３１と規制ブレード３４との間の直流電圧（以下「規制バイアス」ともいう。）Ｖｂは、電圧可変な規制バイアス電源９による規制ブレード３４に対する印加電圧を調整することで設定する。
【００４９】
本実施例では、電圧可変な規制バイアス電源９は、電圧印加部９ａと、規制バイアスＶｂを可変に制御する電圧制御手段としての電圧制御部９ｂと、を有する構成とされる。本実施例では、電圧制御部９ｂは、電圧印加部９ａの出力電圧を可変に制御することで、後述する現像ローラ３１に印加される電圧と規制ブレード３４に印加される電圧との電位差である規制バイアスを可変に制御する。
【００５０】
そして、現像ローラ３１と規制ブレード３４との間の直流電圧、即ち、規制バイアスＶｂは、トナーを現像ローラ３１側に押し付ける方向の電界が形成されるように設定される。本実施例ではトナーは負帯電性である。又、本実施例では、現像バイアス電源８により現像ローラ３１に印加する直流電圧は−３００Ｖである。そのため、本実施例では、規制バイアス電源９により規制ブレード３４に供給される直流電圧は、−３００Ｖより小さい値に設定される。
【００５１】
例えば、現像バイアス電源８から現像ローラ３１に供給される直流電圧が−３００Ｖの場合に、規制バイアスＶｂが２００Ｖであるとは、規制バイアス電源９から規制ブレード３４に供給される直流電圧が−５００Ｖであることを意味する。
【００５２】
一方、トナーが正帯電性である場合には、現像バイアス電源８により現像ローラ３１に供給される直流電圧より大きい値の直流電圧が規制ブレード電源９から規制ブレード３４に供給されるように設定すればよい。
【００５３】
つまり、現像ローラ３１に印加する直流電圧をＶ１、規制ブレード３４に印加する直流電圧をＶ２として、その差（電位差）である規制バイアスＶｂを、次式、
Ｖｂ＝Ｖ１−Ｖ２
で定義する。そして、画像形成時には、この規制バイアスＶｂがトナーの正規帯電極性とは逆極性となるように、規制バイアス電源９から規制ブレード３４に所定の直流電圧が印加される。即ち、画像形成時には、規制ブレード３４に印加する直流電圧Ｖ２の方が、現像ローラ３１に印加する直流電圧Ｖ１よりも、トナーの正規帯電極性側に大きくなるように、規制バイアス電源９から規制ブレード３４に直流電圧を印加する。このとき、規制ブレード３４と現像ローラ３１との当接領域及びその近傍において、正規帯電極性に帯電したトナーを現像ローラ３１側に押し付ける方向の電界が形成される。
【００５４】
現像バイアス電源８、規制バイアス電源９は、装置本体Ａに設けられた演算処理手段としての演算処理部７に接続されている。現像バイアス電源８、規制バイアス電源９は、演算処理部７からの指示により動作する。
【００５５】
又、画像形成装置１００は、装置本体Ａに、規制ブレード３４を通過した後の現像ローラ３１上に担持されたトナー層の表面電圧Ｖｔを測定するための表面電圧検知手段（電圧検知手段）としての電圧計５を備えている。電圧計５は、表面電圧Ｖｔをセンサー部５１を介して読み取る。電圧計５の基準電位は現像ローラ３１の芯金の電位としている。電圧計５は、検知結果に係るデータを転送できるように、演算処理部７に接続されている。
【００５６】
本実施例の電圧計５は、図８に示すように、表面電圧Ｖｔの検知時は、スイッチＳＷが端子ｐ１と繋がって、表面電圧Ｖｔを電圧計５により検知する。一方、表面電圧Ｖｔを検知しない時は、スイッチＳＷが端子ｐ２と繋がるようになっている。そのため、スイッチＳＷは、演算処理部７に接続されており、演算処理部７からの指示により動作する。
【００５７】
演算処理手段としての演算処理部７は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ７１、検知されたデータなどを格納する書き換え可能な記憶装置としてのＲＡＭ７２、予め用意されたデータなどを格納する記憶装置としてのＲＯＭ７３になどから構成されている。ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２及びＲＯＭ７３は、互いにデータの転送や読み込みが可能となっている。演算処理部７は、電圧計５から入力される情報に基づいて演算処理を行うことができる。
【００５８】
４．規制バイアスＶｂの設定方法
次に、本実施例の規制バイアスＶｂの設定方法について説明する。図４は、規制バイアスＶｂを設定する手順を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップＳａ１では、電圧可変な電源Ｓ２により、規制バイアスＶｂが掃引される。具体的には、規制バイアスＶｂは、図５に示すような掃引時間と規制バイアスとの関係（サイン波）に従って０Ｖから１５０Ｖまで、約２０秒間変化させた。より詳細には、本実施例では、現像ローラ３１に印加する直流電圧は−３００Ｖで固定とし、規制ブレード３４に印加する直流電圧を−３００Ｖから−４５０Ｖまで変化させた。即ち、本実施例では、規制ブレード３４に印加する直流電圧の方が、現像ローラ３１に印加する直流電圧よりも、トナーの正規帯電極性と同極性側に大きくなる範囲内において、規制バイアスＶｂを変化させながら、表面電圧Ｖｔを検知する。
【００６０】
次に、ステップＳａ２では、規制バイアスＶｂの値に対応する表面電圧Ｖｔが電圧計５により検知され、ＲＡＭ７２に格納される。又、ＣＰＵ７１が、ＲＡＭ７２内に格納された規制バイアスＶｂ及び表面電圧Ｖｔから、規制バイアスＶｂに対する表面電圧Ｖｔの関係（以下「表面電圧プロファイル」ともいう。）Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を算出し、ＲＡＭ７２に格納する。図６は、この表面電圧プロファイルＶｔ（Ｖｂ）の一例である。
【００６１】
詳しくは後述するように、この表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）には、表面電圧Ｖｔの極大値と極小値とが生じることが分かった。ここで、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における表面電圧Ｖｔの極大値、極小値とは、表面電圧Ｖｔの絶対値においてみた場合のものである。ただし、この表面電圧（表面電位）Ｖｔは、トナーの正規の帯電極性と同極性である。ステップＳａ２では、ＣＰＵ７１は、この表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における表面電圧Ｖｔの極大値を検出する。
【００６２】
次に、ステップＳａ３では、ＣＰＵ７１は、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における表面電圧Ｖｔの極小値を検出する。又、ステップＳａ３では、ＣＰＵ７１が、ステップＳａ２において算出された表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における表面電圧Ｖｔの極大値Ｖｔｍａｘと、ここで算出された表面電圧Ｖｔの極小値Ｖｔｍｉｎとの電圧差Ｄを次式により算出する。
Ｄ＝｜Ｖｔｍａｘ−Ｖｔｍｉｎ｜
【００６３】
そして、ＣＰＵ７１は、この電圧差Ｄが、Ｄ≧０．５Ｖの関係を満たすとき、引き続き規制バイアスＶｂの設定するための制御を継続する。一方、ＣＰＵ７１は、この電圧差ＤがＤ＜０．５Ｖの関係を満たす場合は、画像形成装置１００の動作を停止させ、規制バイアスＶｂの設定を終了する。このとき、ＣＰＵ７１が、警告を発させるようになっていてもよい。即ち、この場合、演算処理部７は、警告を発するため及び又は画像形成装置１００の動作を停止させるための信号を出力する。尚、電圧差Ｄによって極小値の検知を行う理由は後述する。
【００６４】
その後、ステップＳａ４では、ＣＰＵ７１は、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において表面電圧Ｖｔが極小値をとる時の規制バイアスＶｂｍｉｎの値を算出し、ＲＡＭ７２内に格納する。
【００６５】
その後、詳しくは後述するステップＳａ５における規制バイアスＶｂの適正値算出工程を経て、ステップＳａ６において、演算処理部１３の命令により、画像形成時に規制バイアス電源９が規制ブレード３４に印加する直流電圧を設定する。これにより、画像形成時の規制バイアスＶｂを設定する。
【００６６】
ここで、ステップＳａ５の規制バイアスＶｂの適正値算出工程の詳細を説明する前に、規制バイアスＶｂに対する表面電圧Ｖｔの関係、即ち、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）について更に詳しく説明する。図６は、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）の一例である。
【００６７】
先ず、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）の中に極小値が生じる理由について説明する。本発明者らの検討によれば、規制バイアスＶｂの値が｜Ｖｂｍｉｎ｜の値より小さい領域と、｜Ｖｂｍｉｎ｜の値より大きい領域とにおいて、トナーと規制ブレード３４とが接触する回数が変化するために、上記極小値が生じるものと考えられる。即ち、規制バイアスＶｂの値が｜Ｖｂｍｉｎ｜の値より値の小さい領域では、規制バイアスＶｂによりトナーが受ける現像ローラ３１の方向に働く力は小さいと考えられる。そのため、トナーは、規制ブレード３４との接触回数多くなる。
【００６８】
一方、規制バイアスＶｂの値が｜Ｖｂｍｉｎ｜の値より大きい領域では、規制バイアスＶｂによりトナーが受ける現像ローラ３１の方向に働く力は大きくなる。その結果、トナーは、現像ローラ３１の方向に押し付けられる。そのため、規制ブレード３４とトナーとの接触回数が少なくなると考えられる。
【００６９】
規制ブレード３４とトナーとの接触回数が多いとき、トナーと規制ブレード３４との間の摩擦帯電の頻度が増加し、その結果、規制ブレード３４の表面電圧Ｖｔが増加する。一方、規制ブレード３４とトナーとの接触回数が少ないとき、トナーと規制ブレード３４との間の摩擦帯電の頻度が低下するため、表面電圧Ｖｔが減少する。
【００７０】
又、本発明者らの検討によれば、Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎに設定すると、現像ローラ３１上のトナーコート層に、現像ローラ３１の回転方向に沿って不規則な筋が生じることが分かった。この理由は、Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎの場合には、規制バイアスＶｂによりトナーが現像ローラ３１に押し付けられやすい状態と、押し付けられにくい状態とが共存する不安定領域であるために、トナーコート層が乱れるためであると考えられる。
【００７１】
このため、上述のような縦筋の発生を抑制するためには、規制バイアスＶｂは、次のように設定する。即ち、規制バイアスＶｂは、次式、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすように設定することが好ましく、又、次式、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ、即ち、｜Ｖｂ｜−｜Ｖｂｍｉｎ｜＞２０Ｖ
を満たすように設定することがより好ましいことが分かった。
【００７２】
加えて、本発明者らの検討によれば、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を求めるための表面電圧Ｖｔの検出終了時の規制バイアスＶｂの値であるＶｂｏの値は、次式、
Ｖｂｏ≠Ｖｂｍｉｎ
を満たすことが好ましいことが分かった。これにより、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制できる。
【００７３】
即ち、本発明によれば、トナーコート層の状態を把握するために、規制バイアスＶｂを掃引して表面電圧Ｖｔを検知することで、トナーコート層の状態の変化を適宜検知する。そのため、トナーコート層の状態の検知時に、上述のような縦筋が発生すると、非検知時、即ち、画像形成時への影響が大きくなることが考えられる。つまり、トナーコート層の状態の検知時においても、トナーコート層が不安定となる状態を極力抑えることが好ましい。従って、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制するためには、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を求めるための表面電圧Ｖｔの検出終了時の規制バイアスＶｂｏは、次のように設定する。即ち、当該規制バイアスＶｂｏは、次式、
｜Ｖｂｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすように設定することが好ましく、又、次式、
｜Ｖｂｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ、即ち、｜Ｖｂｏ｜−｜Ｖｂｍｉｎ｜＞２０Ｖ
を満たすように設定することがより好ましい。
【００７４】
次に、表面電圧Ｖｔの取り込み時の変動幅について説明する。図１４に示すように、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）において、各規制バイアスＶｂの近傍の所定の領域における表面電圧Ｖｔの変動幅を求める。本実施例では、図１４に示すように、ある規制バイアスＶｂに対して検知される表面電圧Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（Ｖｂ）は、その規制バイアスＶｂの値から約５Ｖ程度大きい値までの間の変動幅とした。ただし、本実施例では、約５Ｖ程度としたが、変動幅は、検出装置の検出精度に依存するため、検出装置の検出精度に応じて適宜設定することが好ましい。
【００７５】
本発明者らの検討によれば、この変動幅は、トナーコート層が不安定になると、大きくなることが分かった。その理由は、概ね以下のように考えられる。
【００７６】
規制バイアスＶｂの値が大きくなると、トナーとトナーとの間、トナーと規制ブレード３４との間、トナーと現像ローラ３１との間などに局所的に放電現象が生じる。そのため、不安定なトナーコート層の形成とともに、表面電圧Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（Ｖｂ）が大きくなる。
【００７７】
一方、規制バイアスＶｂが、次式、
｜Ｖｂｍｉｎ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
を満たす領域においては、トナーが十分に現像ローラ３１側に押し付けられる領域であるため、表面電圧Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（Ｖｂ）は小さく、安定している。
【００７８】
本発明者らの鋭意検討の結果、トナーコート層が著しく不安定となるのは、Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎの時の表面電圧Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（Ｖｂｍｉｎ）を基準として、次式、
｜ΔＶｔ（Ｖｂ）｜＞３×｜ΔＶｔ（Ｖｂｍｉｎ）｜
を満たす場合であることが分かった。
【００７９】
従って、トナーコート層の変動を抑制するためには、次式、
｜ΔＶｔ（Ｖｂ）｜≦３×｜ΔＶｔ（Ｖｂｍｉｎ）｜
を満たすように、規制バイアスＶｂを設定することが好ましい。
【００８０】
更に、本実施例では、前述のように、ステップＳａ３において、電圧差Ｄ＜０．５Ｖの状態では、画像形成装置１００の停止を行う設定とした。これは、電圧差Ｄ＜０．５Ｖの状態では、Ｖｂｍｉｎを判定することが困難であると考えられるためである。
【００８１】
さて、再び図４を参照して、ステップＳａ５の規制バイアスＶｂの適正値算出工程について説明する。
【００８２】
ステップＳａ５において、ＣＰＵ７１は、表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）における表面電圧Ｖｔの極大値、極小値のそれぞれに対する規制バイアスＶｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎを算出する。又、ＣＰＵ７１は、これらＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜）を算出する。そして、ＣＰＵ７１は、この電圧差Ｖｓにより、規制バイアスＶｂの適正値を算出する。
【００８３】
更に説明すると、この電圧差Ｖｓは、図６に示すように、電圧差Ｄが生じる際の規制バイアスＶｂの変化量である。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図９に示すように、印字枚数の増加に応じ、この電圧差Ｖｓの値が増加することを見出した。つまり、電圧差Ｖｓは、トナーの劣化と関係する値（指標）と考えられる。その理由は、十分明らかとなってはいないが、概ね以下のためと考えられる。
【００８４】
前述したように、トナーの劣化が進行し、トナーの凝集性が高くなると、トナー１つ１つが動きにくくなる。すると、トナーが十分、現像ローラ３１の方向へ押し付けられるためには、より大きい電気的な力、即ち、規制バイアスＶｂを必要とする。つまり、トナーの動きやすさが低下することで、規制バイアスＶｂにより、トナーが現像ローラ３１の方向へ押し付つけられにくくなるため、ＶｂｍａｘからＶｂｍｉｎに到達するまでの電圧差Ｖｓが大きくなる。その結果、印字枚数の増加とともに、電圧差Ｖｓが大きくなると考えられる。
【００８５】
次に、ステップＳａ５の規制バイアスＶｂの適正値算出工程についてより詳細に説明する。
【００８６】
図１０は、予め用意した現像装置を用いて、電圧差Ｖｓの値に対する良好な画像を得るために適正な規制バイアスＶｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）として算出したものである。本実施例では、このＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係をＲＯＭ７３に予め書き込んだ。
【００８７】
具体的には、このＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、その現像装置を用いて画像比率５％の連続印字で適宜電圧差Ｖｓの測定と画像評価を行うことにより、適正な規制バイアスＶｂの値を算出した。
【００８８】
図１１は、図４のステップＳａ５における規制バイアスＶｂの適正値算出工程をより詳しく示したフローチャートである。
【００８９】
ステップＳａ５１では、ＣＰＵ７１は、ステップＳａ２にて検出され、ＲＡＭ７２に格納された表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を読み込む。そして、ＣＰＵ７１は、表面電圧Ｖｔの極大値、極小値のそれぞれに対する規制バイアスＶｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎを算出し、更にこれらＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜）を算出し、これらをＲＡＭ７２に格納する。
【００９０】
次に、ステップＳａ５２では、ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７２に格納された電圧差Ｖｓ、及びＲＯＭ７３に予め格納された関係Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）を読み込み、当該関係と電圧差Ｖｓとの対比処理、即ち、Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係に電圧差Ｖｓを代入する処理を行う。そして、ステップＳａ５３において、ＣＰＵ７１は、規制バイアスＶｂの適正値を算出する。
【００９１】
その後、ステップＳａ５の適正な規制バイアスＶｂを算出する工程が終了し、ステップＳａ６へ移行する。
【００９２】
５．画像形成装置の警告・停止工程
本実施例では、更に、上述の指標トナーの劣化の進行を反映した画像形成装置１００（或いは現像装置３）の動作の警告・停止工程を設けることができる。
【００９３】
図７は、警告・停止工程を含む本実施例に従う制御の手順を示すフローチャートである。
【００９４】
図７のステップＳｂ１〜Ｓｂ４までは、図４に示す規制バイアスＶｂを設定する工程のステップＳａ１〜Ｓａ４と同じである。
【００９５】
その後、ステップＳｂ５の後述する警告・停止判定工程を経て、警告を発する場合は、警告表示をして（ステップＳｂ６）、継続して画像形成装置１００を作動させて（ステップＳｂ８）、警告・停止工程を終了する。
【００９６】
又、ステップＳｂ５の後述する警告・停止判定工程を経て、警告・停止を行わない場合は、継続して画像形成装置１００を作動させて（ステップＳｂ８）、警告・停止工程を終了する。
【００９７】
更に、ステップＳｂ５の後述する警告・停止判定工程を経て、停止を行う場合は、画像形成装置１００を停止させ（ステップＳｂ７）、警告・停止工程を終了する。
【００９８】
次に、上述のステップＳｂ５における警告・停止判定工程について更に説明する。
【００９９】
先ず、ＣＰＵ７１は、ステップＳｂ２にてＲＡＭ７２に格納された表面電圧プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）を読み込む。そして、ＣＰＵ７１は、表面電圧Ｖｔの極大値と極小値のそれぞれに対する規制バイアスＶｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎを算出し、更にこれらＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜）を算出する。
【０１００】
次に、ＣＰＵ７１は、この電圧差Ｖｓと、予めＲＯＭ７３に格納されている所定値（基準値）Ｖｓｋとを対比する。そして、ＣＰＵ７１は、比較の結果、電圧差Ｖｓが基準値Ｖｓｋ以上、即ち、Ｖｓ≧Ｖｓｋの関係満たす場合に、画像形成装置１００の動作を継続することに対する警告を発するか、画像形成装置１００を停止させる。この場合、演算処理部７は、警告を発するため及び／又は画像形成装置の動作を停止させるための信号を出力する。つまり、この場合は、トナー補給が正常に行われなかったり、補給用のトナーがなくなったりしたことによって、現像装置３内のトナーの劣化が著しく進んだ状態であると考えられる。
【０１０１】
具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｖｓｋ１＝２８Ｖ（警告）、Ｖｓｋ２＝３０Ｖ（停止）を算出し、この値をＲＯＭ７３に書き込んだ。ここで、所定値Ｖｓｋ１、Ｖｓｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。
【０１０２】
このように、本実施例によれば、電圧差Ｖｓを指標として用いることにより、簡易な構成により、トナーの状態を検知することができ、例えば、トナーの劣化が著しく進んでいる場合などに警告を発したり、装置の動作を停止させたりすることができる。
【０１０３】
尚、本実施例では、規制バイアスＶｂの設定工程、及び、警告・停止工程は、画像形成を行わない非印字中に実施した。具体的には、印字枚数２０００枚毎に各工程を行い、警告・停止工程により警告が行われた後は、１０００枚毎に、各工程を実施した。このように、警告後、各工程を行うタイミングを短くする理由は、トナーの劣化の加速を考慮し、適宜、調整できるようにするためである。尚、規制バイアスＶｂの設定工程と、警告・停止工程とは、本実施例のように同じタイミングで行うことができるが、異なるタイミングで行ってもよい。
【０１０４】
［比較例１］
本比較例は、基本的には実施例１に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１０５】
本比較例では、本実施例とは異なり、規制バイアスＶｂの設定制御、警告・停止制御は行わない。本比較例では、現像ローラ３１への印加電圧は−３００Ｖに固定し、又、規制ブレード３４への印加電圧は−５００Ｖに固定した。
【０１０６】
［比較例２］
本比較例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【０１０７】
本比較例では、図４のステップＳａ５の規制バイアスＶｂの適正値算出工程において、印字枚数Ｒを検出し、印字枚数Ｒにより規制バイアスＶｂの適正値を算出することが実施例１とは異なる。
【０１０８】
以下、本比較例における規制バイアスＶｂの適正値算出工程について説明する。
【０１０９】
図１２は、予め用意した現像装置を用いて、印字枚数Ｒの値に対する良好な画像を得るために適正な規制バイアスＶｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）として、算出したものである。本比較例では、このＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係をＲＯＭ７３に予め書き込んだ。
【０１１０】
具体的には、このＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係の算出に用いた現像装置は、本比較例と同じ構成であり、その現像装置を用いて画像比率５％の連続印字で適宜Ｖｂｍｉｎの測定と画像評価することにより、適正な規制バイアスＶｂの値を算出した。
【０１１１】
図１３は、図４のステップＳａ５において本比較例に従って行う制御のフローチャートである。
【０１１２】
ステップＳａ５４では、ＣＰＵ７１は、印字枚数Ｒと、ＲＯＭ７３に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）とを読み込み、これらの対比処理、即ち、Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係に印字枚数Ｒを代入する処理を行う。そして、ステップＳａ５５において、ＣＰＵ７１は、規制バイアスＶｂの適正値を算出する。
【０１１３】
その後、ステップＳａ５の適正な規制バイアスＶｂを算出する工程が終了し、ステップＳａ６へ移行する。
【０１１４】
又、本比較例においては、図７を参照して説明した警告・停止工程を行わない。
【０１１５】
［比較例３］
本比較例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【０１１６】
本比較例では、図４のステップＳａ５の規制バイアスＶｂの適正値算出工程において、規制バイアスＶｂの適正値をＶｂｍｉｎとして算出することが異なる。
【０１１７】
又、本比較例においては、図７を参照して説明した警告・停止工程を行わない。
【０１１８】
又、本比較例では、規制バイアスＶｂの適正値算出工程は、印字枚数２０００枚毎に実施した。
【０１１９】
［評価試験例］
以下、本発明に従う実施例と比較例との差異を調べるための画像評価について説明する。
【０１２０】
１．評価方法
先ず、実施例及び比較例の評価方法について説明する。
【０１２１】
（ａ）耐久後のカブリ評価１（画像比率５％）
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され、地汚れのように現れる画像不良のことである。
【０１２２】
カブリ量は、光学反射率測定機（東京電飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定した。即ち、出力画像の白部の反射率を記録紙のみの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量を求め、カブリ量として評価した。カブリ量は記録紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
××：カブリ量が３．０％を越える。
×：カブリ量が１．０〜３．０％未満である。
△：カブリ量が０．５〜１．０％未満である。
○：カブリ量が０．２〜０．５％未満である。
◎：カブリ量が０．２％未満である。
【０１２３】
カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ（相対湿度）、１万５千枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１２４】
又、以降述べる他の画像欠陥が生じた場合は、その個所を避けて測定し、カブリを純粋に評価できるよう配慮した。
【０１２５】
（ｂ）耐久後のカブリ評価２（画像比率１％）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１２６】
（ｃ）耐久後のカブリ評価３（画像比率１％・間欠印字）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を間欠的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１２７】
ここで、本発明における間欠印字とは、特定枚数印字後、現像装置の動作を静止させ、再度、印字動作を行う印字方法を意味する。従って、印字動作の始動直後及び静止直前に非印字状態で、現像装置が作動する時間が生じる。
【０１２８】
本評価においては、２枚連続印字後、現像装置の静止動作を行ない、現像装置の静止後、再度、現像装置が始動するように設定した。
【０１２９】
（ｄ）縦筋評価
縦筋評価は、ベタ黒画像を印字し、目視により縦筋の有無を評価した。
×：ベタ黒画像中に、縦筋が２本以上である。
○：ベタ黒画像中に、縦筋が２本未満である。
【０１３０】
印字テストは、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ、１０００枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。
【０１３１】
２．評価結果
次に、実施例１、及び比較例１〜３の評価結果について説明する。評価結果を表１に示す。
【０１３２】
【表１】
2010156855.tif 000003
【０１３３】
＜比較例１に対する優位性＞
はじめに、従来技術である比較例１と実施例１と比較することにより本発明の優位性について説明する。
【０１３４】
比較例１は、予め現像ローラと規制ブレードとの間に印加する規制バイアスＶｂを一定値の２００Ｖに設定した例であるが、耐久時のカブリ量が多いことが分かる。その原因は、印字枚数が少ない時期から、規制バイアスＶｂを印加しているためと考えられる。
【０１３５】
即ち、現像ローラと規制ブレードとの間に規制バイアスＶｂを印加すると、現像ローラと規制ブレードとが当接する当接ニップ内で、トナーは、現像ローラの方向へ力を受ける。つまり、比較例１では、トナーが印字枚数の少ない時期から、規制バイアスＶｂにより付加されたストレスを受ける。そのため、トナーの外添剤の遊離、埋め込みなどによるトナーの劣化を生じ、電荷付与性が低下する。その結果、耐久時のカブリが増加する。
【０１３６】
一方、本発明に従う実施例１は、表面電圧Ｖｔの極大値、極小値のそれぞれに対する規制バイアスＶｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝｜Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ｜）の値に応じて、即ち、トナーの劣化に応じて、適切な規制バイアスＶｂを印加する。
【０１３７】
そのため、実施例１では、印字枚数が少ない時期において、規制バイアスＶｂの印加によるトナーへの過剰なストレスを抑制することができる。
【０１３８】
加えて、実施例１では、トナー劣化が進んだときに、必要な規制バイアスＶｂを印加するため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１３９】
＜比較例１〜３に対する優位性＞
次に、実施例１と比較例１〜３を比較することによって、本発明の優位性について説明する。
【０１４０】
・画像評価（ａ）、（ｂ）、（ｃ）について：
比較例１は、上述したように、印字枚数の少ない時期から規制バイアスＶｂを一定量印加する。そのため、トナーの劣化が促進され、カブリ量の増加を生じる。
【０１４１】
比較例２は、印字枚数Ｒに応じて適正な規制バイアスＶｂを印加した例である。予め準備されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係は、画像比率５％時印字を想定して算出された関係である。そのため、画像比率が予め想定された値に近い耐久経緯を経ている画像比率５％時の耐久カブリは抑制されている。しかし、画像比率１％と非常にトナー消費の少ない状態においては、カブリ量が悪化する。この理由は、次のように考えられる。
【０１４２】
即ち、トナー消費の少ない耐久経緯を経た場合、印字枚数時の現像装置内のトナー量は、想定された値より多くなる。現像装置内のトナー量が多い場合、現像装置内のトナーへのストレスは概ね平均化されるため、トナーの劣化も軽微となる。
【０１４３】
ところが、比較例２においては、トナーの劣化が軽微であるにもかかわらず、規定の印字枚数Ｒ時には、所定の規制バイアスＶｂを印加する。このため、比較例１と同様に、トナー劣化の少ない状態において過剰な規制バイアスＶｂを印加し、トナーに過剰なストレスを加える。その結果、トナー消費の少ない耐久経緯を経ると、トナー劣化を促進し、カブリ量増加を生じる。
【０１４４】
一方、本発明に従う実施例１は、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、トナー劣化を反映する電圧差Ｖｓの値に応じて、適正な規制バイアスＶｂを印加するため、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、カブリ量の増加を抑制する。
【０１４５】
又、比較例３は、規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎに設定した例である、実施例１に比べ、カブリ量がやや多い。その理由は、トナーの劣化による帯電付与性低下時には、カブリ量を抑制するために十分な規制バイアスＶｂの印加を行うことができないためであると考えられる。その結果、軽微なカブリ量の増加を生じる。
【０１４６】
一方、本発明に従う実施例１においては、電圧差Ｖｓの値に応じて、即ち、トナーの劣化度合いに応じて、印加する規制バイアスＶｂの値を大きくするように設定している。そのため、過剰なバイアス印加を抑制することで、トナーの劣化の促進を抑えると同時に、トナーの劣化による帯電付与性低下時にカブリ量を抑制するために十分な規制バイアスＶｂを印加することができる。
【０１４７】
以上のことから、本発明に従う実施例１においては、印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電圧差Ｖｓの値に応じ、適正な規制バイアスＶｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制することができる。加えて、実施例１においては、「トナーの劣化の進行」、即ち、「電圧差Ｖｓの値の減少」に応じて、規制バイアスＶｂの値を大きくする。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量の抑制のために必要な規制バイアスＶｂの印加が可能となり、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１４８】
・画像評価（ｄ）について：
比較例３は、規制バイアスＶｂをＶｂｍｉｎに設定するため、縦筋が発生すると考えられる。即ち、前述したように、Ｖｂｍｉｎ近傍に規制バイアスＶｂを設定すると、トナーが現像ローラの方向に押し付けられる状態（｜Ｖｂｍｉｎ｜より大きい値の時）と規制ブレードとトナーとの接触回数が多い状態（｜Ｖｂｍｉｎ｜より小さい値の時）の混在を生じる。そのため、トナーコート層が不安定となる結果、縦筋が発生する。
【０１４９】
一方、本発明に従う実施例１は、規制バイアスＶｂは、Ｖｂｍｉｎより大きい値、より好ましくは、Ｖｂ＞Ｖｂｍｉｎ＋２０Ｖを満たすように設定する。そのため、上記混在状態時のトナーコート層の不安定化によるベタ黒画像中の縦筋発生を著しく抑制することができる。
【０１５０】
このように実施例１によれば、規制バイアスＶｂを、表面電圧Ｖｔと規制バイアスＶｂとの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）から得られる表面電圧Ｖｔが極小値の時の規制バイアスＶｂｍｉｎより大きくすることで、トナーコート層を安定させ、縦筋を抑制することができる。又、実施例１によれば、印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電圧差Ｖｓの値に応じ、適正な規制バイアスＶｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制することができる。加えて、実施例１によれば、「トナーの劣化の進行」、即ち、「電圧差Ｖｓの値の減少」に応じて、規制バイアスＶｂの値を大きくする。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量の抑制のために必要な規制バイアスＶｂの印加が可能となり、カブリ量を著しく抑制することができる。又、実施例１によれば、簡易な構成にて上記効果を長期に渡って得ることができる。
【０１５１】
以上説明したように、本発明により奏される作用効果には、以下のものが含まれる。
【０１５２】
印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化に応じ、現像ローラと規制ブレードとの間に適正な規制バイアスＶｂを印加することができるため、トナーの劣化を著しく抑制することができる。加えて、「トナーの劣化の進行」に応じて、規制バイアスＶｂの値を大きくするため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量の抑制のために必要な規制バイアスＶｂの印加が可能となり、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１５３】
又、トナーコート層の不安定化が生じにくいように規制バイアスＶｂを設定するため、縦筋を抑制することができる。
【０１５４】
更に、簡易な構成にて上記効果を得るとともに、長期に渡って安定した画像形成を行うことができる。
【０１５５】
従って、本発明によれば、画像形成枚数や現像剤の消費量などにかかわらず、現像剤担持体と規制部材との間に印加する電圧を適正な値に制御して、現像剤担持体上に安定した現像剤層を形成することができる。又、本発明によれば、現像剤担持体と規制部材との間に印加する電圧により現像剤の受けるストレスを軽減し、長期に渡って良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図３】図１の画像形成装置における現像装置及び関連する画像形成装置の一部の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明に従う規制バイアスＶｂの設定制御の一例のフローチャート図である。
【図５】本発明に従う規制バイアスＶｂの設定制御における規制バイアスＶｂの入力波形の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明に従う規制バイアスＶｂの設定制御において測定されるＶｔ＝Ｖｔ（Ｖｂ）の関係の一例を示すグラフ図である。
【図７】本発明に従う警告・停止工程の一例を示すフローチャート図である。
【図８】電圧計のスイッチを説明するための説明図である。
【図９】印字枚数に対する電圧差Ｖｓの関係の一例を示すグラフ図である。
【図１０】電圧差Ｖｓに対する適正な規制バイアスＶｂの関係の一例を示すグラフ図である。
【図１１】図４のフローチャートにおける規制バイアスＶｂの適正値算出工程を示すフローチャート図である。
【図１２】印刷枚数に対する適正な規制バイアスＶｂの関係の一例を示すグラフ図である。
【図１３】比較例において印刷枚数に基づいて規制バイアスＶｂの適正値を算出する工程のフローチャート図である。
【図１４】表面電圧の変動幅を説明するための説明図である。
【図１５】従来の現像装置の一例の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１      感光ドラム
２      帯電ローラ
３      現像装置
４      クリーニング装置
５      電圧計
７      演算処理部
８      現像バイアス電源
９      規制バイアス電源
３１    現像ローラ
３３    現像容器
３４    規制ブレード
５１    センサー部
【図１】
2010156855.tif 000004
【図２】
2010156855.tif 000005
【図３】
2010156855.tif 000006
【図４】
2010156855.tif 000007
【図５】
2010156855.tif 000008
【図６】
2010156855.tif 000009
【図７】
2010156855.tif 000010
【図８】
2010156855.tif 000011
【図９】
2010156855.tif 000012
【図１０】
2010156855.tif 000013
【図１１】
2010156855.tif 000014
【図１２】
2010156855.tif 000015
【図１３】
2010156855.tif 000016
【図１４】
2010156855.tif 000017
【図１５】
2010156855.tif 000018