(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤の劣化をより正確に把握しながら現像剤の補給を行うことで、現像剤の特性を維持し、長期にわたって良好な画像が出力可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置100は、現像剤担持体31aに印加される電圧Ｖｄｅｖとの電位差ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖを可変に制御する電圧制御手段10と、現像剤担持体31a上の現像剤層表面の電位Ｖｔを検知する電位検知手段10と、現像剤収容室32に対し現像剤を補給させるための信号を出力する演算処理手段と、を有し、電位差ΔＶｂを変化させながら電位検知手段10によって電位Ｖｔを検知することで求められた、電位差ΔＶｂに対する電位Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）に係る情報と、当該情報に対応する予め設定された基準値の情報と、を比較した結果に基づいて、現像剤収容室32に現像剤を補給させるための信号を出力する構成とされる。【選択図】図５
2010156854.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、現像剤を収容する現像剤収容室と、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Ｖｂと前記第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Ｖｄｅｖとの電位差ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖ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表面の電位Ｖｔを検知する電位検知手段と、
前記現像剤収容室に対し現像剤を補給させるための信号を出力する演算処理手段と、
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Ｖｂが前記電圧Ｖｄｅｖ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、前記電位差ΔＶｂを変化させながら前記電位検知手段によって前記電位Ｖｔを検知することで求められた、前記電位差ΔＶｂに対する電位Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）に係る情報と、当該情報に対応する予め設定された基準値の情報と、を比較した結果に基づいて、前記現像剤収容室に現像剤を補給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２】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、前記電位Ｖｔが極大値をとるときの前記電位差ΔＶｂをΔＶｂｍａｘとし、当該関係の｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域において、前記電位Ｖｔが極小値をとるときの前記電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎとするとき、下記式、
Ｖｓ＝｜ΔＶｂｍｉｎ−ΔＶｂｍａｘ｜
で表される指標Ｖｓが、予め設定された基準値Ｖｓｈ以上の場合に、前記現像剤収容室に現像剤を補給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に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、前記電位Ｖｔが極大値をとるときの前記電位差ΔＶｂをΔＶｂｍａｘとし、当該関係の｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域において、現像剤の正規帯電極性側の所定の領域における傾きα（ΔＶｂ＋）と、現像剤の正規帯電極性とは逆極性側の所定の領域における傾きα（ΔＶｂ−）との関係が、下記式、
α（ΔＶｂ＋）−α（ΔＶｂ−）＞５
を満足する前記電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎとするとき、下記式、
Ｖｓ＝｜ΔＶｂｍｉｎ−ΔＶｂｍａｘ｜
で表される指標Ｖｓが、予め設定された基準値Ｖｓｈ以上の場合に、前記現像剤収容室に現像剤を補給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に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電位差ΔＶｂは、現像剤の正規帯電極性と同極性であり、画像形成動作中は前記電圧制御手段により、下記式、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜
を満足するように設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電位差ΔＶｂは、画像形成動作中は前記電圧制御手段により、下記式、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜＋２０［Ｖ］
を満足するように設定されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、前記電位差ΔＶｂｍｉｎ近傍の所定の領域における前記電位Ｖｔの変動幅をΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）とするとき、前記電位差ΔＶｂは、画像形成動作中は前記電圧制御手段により、その前記電位差ΔＶｂ近傍の所定の領域における前記電位Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（ΔＶｂ）が、下記式、
｜ΔＶｔ（ΔＶｂ）｜≦３×｜ΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）｜
を満足するように設定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電位差ΔＶｂは、画像形成動作中は前記電圧制御手段により、前記指標Ｖｓの値に応じて設定され、前記指標Ｖｓの値が大きいほど｜ΔＶｂ｜は大きいことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記演算処理手段は、前記指標Ｖｓが、前記基準値Ｖｓｈより大きい第２の基準値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２〜７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（ΔＶｂ）を求める際の前記電位Ｖｔの検知終了時における前記電位差ΔＶｂは、下記式、
ΔＶｂ≠ΔＶｂｍｉｎ
を満足することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）を求める際の前記電位Ｖｔの検知終了時における前記電位差ΔＶｂは、下記式、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜
を満足することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）を求める際の前記電位Ｖｔの検知終了時における前記電位差ΔＶｂは、下記式、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜＋２０［Ｖ］
を満足することを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域に、下記式、
α（ΔＶｂ）≦−１
を満足する前記電位差ΔＶｂに対する前記電位Ｖｔの傾きα（ΔＶｂ）が存在する場合には、警告を発するため及び／又は画像形成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２〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記演算処理手段は、前記求められた関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、前記電位差ΔＶｂｍａｘのときの前記電位ＶｔをＶｔｍａｘ、前記電位差ΔＶｂｍｉｎのときの前記電位ＶｔをＶｔｍｉｎとするとき、下記式、
ＶD＝｜Ｖｔｍａｘ−Ｖｔｍｉｎ｜
で表されるＶDが０．５［Ｖ］より小さい場合には、警告を発するため及び／又は画像形成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２〜１２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。更に、１成分現像法は、磁性トナーを用いる磁性１成分現像方式と、非磁性トナーを用いる非磁性１成分現像方式とに分類される。
【０００４】
ところで、いずれの現像方法を採用した画像形成装置においても、感光体の表面の静電潜像を現像する現像装置内に、新しい状態の現像剤を適宜補給しながら画像形成を行う技術が提案されている。
【０００５】
図１４に、新しい状態の現像剤を適宜補給する機構を備えた現像装置の一例を示す。ここで、新しい状態の現像剤とは、現像装置における現像剤の搬送経路に未だ投入されていない現像剤である。
【０００６】
図１４において、現像装置２０３は、現像室２３１と、非磁性１成分現像剤としてのトナーＴを収容するトナー収容室２３２と、補給用のトナーＴを収容する補給用トナー収容室２３４とを備えている。トナー収容室２３２から開口部２３３を通して現像室２３１に供給されたトナーＴは、供給ローラ２３１ｃにより、供給ローラ２３１ｃと接触して配置された現像ローラ２３１ａの表面に供給される。現像ローラ２３１ａの表面に供給されたトナーＴは、層厚規制部材２３１ｂと現像ローラ２３１ａとの当接位置において、摩擦帯電するとともに、その層厚が規制される。層厚規制部材２３１ｂとしては、金属薄板を片持ちで支持し、現像ローラ２３１ａとの対向部の腹面を現像ローラ２３１ａ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。現像ローラ２３１ａの表面において、帯電され、層厚が規制されたトナーＴは、感光体ドラム２０１と現像ローラ２３１ａとの接触位置まで搬送され、感光体ドラム２０１上に転移する。これにより、感光体ドラム２０１の表面に形成された静電潜像が現像され、感光体ドラム２０１上にトナー像が形成される。一方、補給用トナー収容室２３４に収容された新しい状態のトナーＴは、開閉可能な弁２３４ｂを備えた補給用開口部２３５を通して、トナー収容室２３２に適宜補給される。
【０００７】
このように新しい状態のトナーを適宜補給することで、画像形成装置を長期間使用した場合にも、現像装置内のトナーの特性を維持することができる。その結果、トナーの経時劣化による出力画像の画質低下が低減される。例えば、トナーが劣化して摩擦帯電能力などが低下すると、正規帯電極性と逆極性に帯電するトナーが増加しやすくなり、非画像部にトナーが付着してしまう現象（以下「かぶり」と呼ぶ。）が悪化する。これに対して、補給により現像装置内に特性劣化のない新しい状態のトナーを入れて、現像装置内のトナーの特性を維持することで、かぶりの悪化を抑制できる。
【０００８】
しかしながら、新しい状態のトナーを補給することで、逆に出力画像の画質低下が引き起こされる場合もあることが知られている。例えば、著しく劣化が進んだトナーに対して新しい状態のトナーを補給した場合などに、トナー補給前よりもかぶりが悪化することがある。この原因は、従来、以下のように考えられている。
【０００９】
劣化したトナーは、外添剤の遊離や埋め込みなどにより摩擦帯電能力などが低下している。一方、新しい状態のトナーは摩擦帯電能力などが高い状態にある。これらの特性の異なるトナーが摩擦帯電すると、新しい状態のトナーは正規帯電しやすく、劣化したトナーは逆帯電しやすい。よって、新しい状態のトナーと劣化したトナーとは互いに静電的に吸着して、強固なトナー固まりとして存在してしまう。そのため、十分摩擦帯電することができなくなる。従って、著しく劣化したトナーと新しい状態のトナーのように、特性差の大きなトナーが混在すると、未帯電のトナーや逆帯電したトナーが増え、かぶりが増加しやすい。
【００１０】
そこで、新しい状態のトナーを適宜補給する機構を備えた現像装置において、トナーの特性を維持し、経時的に安定した画像を出力できるように、トナー補給のタイミングを制御する技術が提案されている。
【００１１】
例えば、特許文献１には、現像装置内のトナー残量に応じてトナー補給を行う方法が記載されている。又、特許文献２には、印刷枚数と現像装置内のトナー残量とを検知して、画像比率を考慮したトナー補給を行う方法が記載されている。更に、２成分現像法を採用している例ではあるが、特許文献３には、２成分現像剤の劣化度合いを求め、その結果に応じて、キャリアもしくはキャリアとトナーの両方を補給する方法が記載されている。この技術では、現像ローラとドクターブレードとの間に所定の電圧を印加して、両部材間を通過する２成分現像剤に流れる電流値を測定する。そして、得られた電流値と現像装置内のトナー濃度とから２成分現像剤の劣化度合いを求めている。
【特許文献１】特開２０００−２９２９０号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８８９号公報
【特許文献３】特開２００７−７９２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の補給タイミングの制御方法では、トナーの劣化度合いを正確に把握することが難しかった。そのため、予想以上にトナーの劣化が進み、補給時にかぶりが悪化するなどして、出力画像の画質の安定化が不十分であるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、現像剤の劣化をより正確に把握しながら現像剤の補給を行うことで、現像剤の特性を維持し、長期にわたって良好な画像が出力可能な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、現像剤を収容する現像剤収容室と、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Ｖｂと前記第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Ｖｄｅｖとの電位差ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖ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表面の電位Ｖｔを検知する電位検知手段と、前記現像剤収容室に対し現像剤を補給させるための信号を出力する演算処理手段と、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Ｖｂが前記電圧Ｖｄｅｖ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、前記電位差ΔＶｂを変化させながら前記電位検知手段によって前記電位Ｖｔを検知することで求められた、前記電位差ΔＶｂに対する電位Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）に係る情報と、当該情報に対応する予め設定された基準値の情報と、を比較した結果に基づいて、前記現像剤収容室に現像剤を補給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である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現像剤の劣化をより正確に把握しながら現像剤の補給を行うことで、現像剤の特性を維持し、長期にわたって良好な画像を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。以下に説明する構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１７】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体構成及び動作
先ず、本発明の第１の実施例にかかる画像形成装置の構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１８】
本実施例の画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体である感光体ドラム１を備えている。そして、感光体ドラム１の周囲には、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、転写手段としての転写装置４、クリーニング手段としてのクリーニング装置５などが配置されている。
【００１９】
本実施例では、感光体ドラム１と、帯電装置２と、現像装置３と、クリーニング装置５とは、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体（図示せず）に対して着脱自在なプロセスカートリッジＵを構成している。
【００２０】
ここで、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくともひとつとが、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたものである。
【００２１】
又、本実施例の画像形成装置１００において、プロセスカートリッジＵの外側には、露光手段としての露光装置６が配置されている。
【００２２】
更に、本実施例の画像形成装置１００において、感光体ドラム１と転写装置４との間に形成される転写領域Ｎに対して、転写材（記録材）Ｐの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置７が配置されている。
【００２３】
感光体ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体上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感光体層を有している。画像形成時において、感光体ドラム１は駆動手段（図示せず）により、図示矢印Ｒ１方向に回転駆動される。本実施例では、感光体ドラム１として直径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体ドラムを用いる。又、本実施例では、感光体ドラム１は図示矢印Ｒ１方向に周速（プロセススピード）１８０ｍｍ／ｓで回転駆動される。
【００２４】
帯電装置２は、帯電ローラを備えており、帯電ローラは導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１の表面に加圧接触して配置されている。画像形成時には、帯電ローラは、感光体ドラム１の回転に伴い図示矢印Ｒ２方向に従動回転する。このとき、帯電ローラの芯金には、帯電バイアス印加手段としての帯電バイアス電源（図示せず）から直流電圧が印加される。これにより、感光体ドラム１の表面は、所定の表面電位（本実施例では負極性）に一様に帯電される。本実施例では、帯電ローラの芯金に対して−１１００Ｖの直流電圧が印加され、感光体ドラム１の表面は−５５０Ｖに一様に帯電させられる。
【００２５】
露光装置６は、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー、光学レンズ系などを備えている。画像形成時には、画像情報に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力し、一様に帯電された感光体ドラム１の表面を露光する。これにより、露光された部位は、キャリア発生層から発生したキャリアにより表面の電荷が消失され、表面電位が低下する。その結果、感光体ドラム１の表面に画像情報に対応した静電潜像（静電像）が形成される。本実施例では、感光体ドラム１の表面の露光されない部位の表面電位（暗部電位）が−５５０Ｖ、露光される部位の表面電位（明部電位）が−１００Ｖとなる。
【００２６】
現像装置３は、現像剤として非磁性１成分現像剤、即ち、トナーＴを備えている。本実施例では、トナーＴの帯電極性は、感光体ドラム１の帯電極性と同じ負極性である。又、現像装置３は、現像剤担持体としての現像ローラ３１ａを備えている。画像形成時には、現像ローラ３１ａは、感光体ドラム１と接触した状態で回転駆動される。このとき、現像ローラ３１ａ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２）により、感光体ドラム１の帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。これにより、負極性に帯電されたトナーＴが、現像ローラ３１ａと感光体ドラム１とが接触する領域において、現像ローラ３１ａの表面から感光体ドラム１の表面の明部電位部分に転移して付着する。このようにして、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像は反転現像されて、感光体ドラム１上にトナー像（現像剤像）が形成される。本実施例では、現像ローラ３１ａには、−３００Ｖの直流電圧が印加される。又、本実施例では、現像ローラ３１ａは、感光体ドラム１との対向領域において、その表面移動方向が感光体ドラム１の表面移動方向と順方向となるように、図示矢印Ｒ３方向に周速２４０ｍｍ／ｓで回転駆動される。尚、現像装置３の詳細については後述する。
【００２７】
転写装置４は、転写ローラを備えており、転写ローラは感光体ドラム１に対して所定の押圧力で接触して配置されている。画像形成時には、転写ローラに転写バイアス印加手段としての転写バイアス電源（図示せず）から、トナーＴの正規帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の直流電圧が印加される。これにより、転写ローラと感光体ドラム１とが接触して形成される転写領域Ｎに電界が形成される。一方、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が転写領域Ｎに到達するのに合わせて、記録用紙などの転写材Ｐが転写材収納部としてのカセットなど（図示せず）から転写領域Ｎに搬送されてくる。そして、転写領域Ｎにおいて、上記電界の作用により、感光体ドラム１の表面のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。
【００２８】
定着装置７は、定着ローラと加圧ローラとを備えている。画像形成時には、定着ローラは、加圧ローラに所定の押圧力で接触した状態で回転駆動される。そして、定着ローラと加圧ローラとの接触領域において転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐ上に転写されたトナー像を加熱及び加圧する。これにより、転写領域Ｎから定着装置７に搬送されてきた転写材Ｐ上のトナー像は、転写材Ｐ上に定着される。その後、転写材Ｐは排出トレイ（図示せず）上に排出される。
【００２９】
クリーニング装置５は、クリーニング部材としてウレタンゴム製のクリーニングブレードを備えている。クリーニングブレードは、片持ちで支持され、その自由端側の先端部が感光体ドラム１の回転方向の上流側を向くように、所謂、カウンタ方向に、所定の圧力をもって感光体ドラム１の表面に当接されている。トナー像の転写工程において転写材Ｐ上に転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニングブレードにより感光体ドラム１の表面から除去され、クリーニング装置５内に回収される。そして、転写残トナーを除去された感光体ドラム１の表面は、再び帯電装置２により帯電され、その後、上述の露光、現像、転写、クリーニングの各工程が繰り返される。
【００３０】
本実施例では、帯電装置２と、露光装置６とで、感光体ドラム１上に静電像を形成する静電像形成手段が構成される。
【００３１】
２．現像装置
次に、現像装置３についてより詳しく説明する。図２は、本実施例の現像装置３及び関連する画像形成装置１００の一部の概略構成を示す模式的断面図である。
【００３２】
現像装置３は、現像室３１と、トナーＴを収容する現像剤収容室としてのトナー収容室３２と、補給用のトナーＴを収容し現像剤補給手段を構成する補給用トナー収容室３４と、を備えている。
【００３３】
現像室３１には、現像剤担持体としての現像ローラ３１ａと、層厚規制部材（規制部材）としての規制ブレード３１ｂと、現像剤供給部材としての供給ローラ３１ｃと、が設けられている。現像ローラ３１ａは、トナーＴを担持して感光体ドラム１に向けて搬送する。規制ブレード３１ｂは、現像ローラ３１ａに担持するトナーＴの層厚を規制する。現像ローラ３１ａは、現像装置３の開口部に感光体ドラム１と対向配置され、図示矢印Ｒ３方向に回転自在に設けられている。供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａと接触して配置され、図示矢印Ｒ４方向に回転自在に設けられている。規制ブレード３１ｂは、現像ローラ３１ａと供給ローラ３１ｃとの接触位置に対して、現像ローラ３１ａの回転方向下流側で、現像ローラ３１ａに当接するように配置されている。
【００３４】
トナー収容室３２には、回転自在な撹拌部材３２ａが設けられている。又、トナー収容室３２は、開口部３３を介して現像室３１とつながっている。本実施例では、撹拌部材３２ａは、現像ローラ３１ａの回転軸線方向と略平行に配置された回転軸を中心として回転する羽根状部材で構成されている。
【００３５】
補給用トナー収容室３４には、補給用トナー搬送部材３４ａが設けられている。又、補給用トナー収容室３４は、開閉可能な弁３４ｂを備えた補給用開口部３５を介して、トナー収容室３２とつながっている。本実施例では、補給用トナー搬送部材３４ａは、現像ローラ３１ａの回転軸線方向と略平行に配置された回転軸を中心として回転する羽根状部材で構成される。又、本実施例では、弁３４ｂは、所定の樹脂からなる板状部材で構成される。又、本実施例では、補給用トナー収容室３４は、トナー収容室３２に対して着脱自在であり、適宜、トナー収容室３２に対して補給用トナー収容室３４を交換することができるようになっている。
【００３６】
画像形成時には、トナー収容室３２に収容されたトナーＴは、撹拌部材３２ａにより撹拌されながら開口部３３を通して現像室３１に供給される。現像室３１に供給されたトナーＴは、現像ローラ３１ａに接触した状態で図示矢印Ｒ４方向に回転駆動される供給ローラ３１ｃにより、現像ローラ３１ａの表面に供給される。現像ローラ３１ａの表面に供給されたトナーＴは、現像ローラ３１ａに担持されてその回転に伴い搬送され、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置において摩擦帯電するとともに、その層厚が規制される。そして、現像ローラ３１ａ表面の薄層化されたトナーＴは、現像ローラ３１ａに担持されてその回転に伴い搬送され、感光体ドラム１と現像ローラ３１ａとの接触位置において、感光体ドラム１上に転移する。これにより、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像は現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。又、現像ローラ３１ａ表面の現像に寄与しなかったトナーＴは、供給ローラ３１ｃにより現像ローラ３１ａの表面から剥ぎ取られる。
【００３７】
一方、弁３４ｂと補給用トナー搬送部材３４ａは、後述するトナー補給制御により作動させられる。トナー補給時には、弁３４ｂは開放状態となり、補給用トナー搬送部材３４ａの回転により、補給用トナー収容室３４に収容された補給用の新しい状態のトナーＴが、補給用開口部３５を通してトナー収容室３２に補給される。
【００３８】
本実施例では、トナーＴ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、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕法や、乳化重合法などの他の重合法を用いて調整されたトナーＴでもよい。
【００３９】
現像ローラ３１ａとしては、次のような構成のものを使用可能である。芯金上に、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴムなどのゴム材料により形成された弾性層を有する単層ローラや、弾性層の表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂などを塗工して表層を形成した複数層構成のローラなどである。感光体ドラム１に対して安定して弾性接触させるためには、弾性層の硬度はアスカーＣ硬度で４０°〜７０°であることが好ましい。又、現像ローラ３１ａの表面粗さは、算術平均粗さＲａ［ＪＩＳ中心線平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）］が０．０５μｍ〜５．０μｍであることが好ましい。これは、使用するトナーの粒径にもよるが、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置においてトナーを摩擦帯電させるためである。又、現像ローラ３１ａの体積抵抗値は、１０4Ω〜１０7Ω以下であることが好ましい。
【００４０】
尚、現像ローラ３１ａの体積抵抗値は、次のようにして測定される。直径３０ｍｍの鏡面金属製円筒部材と現像ローラとを、当接荷重５００ｇｆで現像ローラ長手方向全域にわたって当接させた状態で、該鏡面金属製円筒部材を１．０ｒｐｓの周速度で回転させる。そして、現像ローラの芯金と該鏡面金属製円筒部材との間に−５０Ｖの直流電圧を印加して、接地側に接続した１０ｋΩの抵抗の両端電圧を測定し、測定した電圧値から電流値及び現像ローラの抵抗値を算出する。
【００４１】
画像形成時には、現像ローラ３１ａは、感光体ドラム１と所定の当接幅を持って接触した状態で、感光体ドラム１の周速度よりも速い周速度で回転駆動される。このとき、現像ローラ３１ａの芯金には、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、負極性の所定の直流電圧が印加される。
【００４２】
本実施例では、直径８ｍｍの芯金上に、層厚４ｍｍのシリコーンゴムから成る弾性層を持ち、その表面にアクリル・ウレタン系樹脂を塗工して表層とした、直径１６ｍｍの現像ローラ３１ａを用いる。又、本実施例の現像ローラ３１ａの硬度はアスカーＣ硬度で５５°、表面粗さは算術平均粗さＲａで１．５μｍ、体積抵抗値は１０5Ωである。又、現像ローラ３１ａには、現像バイアス電源８から−３００Ｖの直流電圧が印加され、感光体ドラム１との対向領域において、その表面移動方向が感光体ドラム１の表面移動方向と順方向となるよう、図示矢印Ｒ方向に、周速２４０ｍｍ／ｓで回転駆動される。
【００４３】
供給ローラ３１ｃとしては、現像ローラ３１ａへのトナーＴの供給性能及び現像ローラ３１ａからのトナーＴの剥ぎ取り性能の点から、次のような構成のものが好ましい。即ち、芯金上に、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム、発泡シリコーンゴムなどの材料で構成された発泡骨格状スポンジ構造を持つものである。
【００４４】
画像形成時において、供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａと所定の当接幅を持って接触した状態で回転駆動される。ここで、供給ローラ３１ｃの周速度と現像ローラ３１ａの周速度との間には、周速差を持たせる方が好ましい。
【００４５】
本実施例では、直径５ｍｍの芯金上に、発泡骨格状スポンジ構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを層厚５．５ｍｍで形成した、直径１６ｍｍの供給ローラ３１ｃを用いる。又、本実施例では、供給ローラ３１ｃは、供給ローラ３１ｃの芯金と現像ローラ３１ａの芯金とが等電位になるように調整される。又、本実施例では、供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａとの接触領域において、その表面移動方向が現像ローラ３１ａの表面移動方向とは逆方向となるよう、図示矢印Ｒ４方向に、周速２２０ｍｍ／ｓで回転駆動される。
【００４６】
規制ブレード３１ｂは、弾性及び導電性を有している。又、規制ブレード３１ｂは、現像装置３に固定された支持板金により、ステンレス鋼やリン青銅などの金属薄板を片持ちで支持して構成されることが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、規制ブレード３１は、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材料や、ステンレス鋼、リン青銅などの金属薄板を基体とし、現像ローラ３１ａとの接触面側に導電性ゴム材料などを塗工して構成されたものでもよい。
【００４７】
規制ブレード３１ｂは、その自由端側の先端近傍において、現像ローラ３１ａの外周面に面接触するように配置されている。規制ブレード３１ｂには、第２の電圧印加手段としての規制バイアス電源９が接続されている。そして、画像形成時には、規制バイアス電源９から規制ブレード３１ｂに所定の直流電圧が印加される。
【００４８】
ここで、規制ブレード３１ｂに印加する直流電圧をＶｂ、現像ローラ３１ａの芯金に印加する直流電圧をＶｄｅｖとして、その差である電位差（差分値）ΔＶｂを、下記式、
ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖ
と定義する。そして、画像形成動作中には、この電位差ΔＶｂがトナーＴの正規帯電極性と同極性となるように、規制バイアス電源９から規制ブレード３１ｂに所定の直流電圧が印加される。即ち、画像形成動作中には、規制ブレード３１ｂに印加する直流電圧Ｖｂの方が、現像ローラ３１ａに印加する直流電圧Ｖｄｅｖよりも、トナーＴ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３１ｂに直流電圧を印加する。このとき、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａ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Ｔを現像ローラ３１ａ側に引き付ける電界が形成される。
【００４９】
本実施例では、厚さ１．２ｍｍの鉄板からなる支持板金に、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板を固定支持して構成された規制ブレード３１ｂを使用する。ここで、リン青銅薄板の片持ち支持部分から現像ローラ３１ａとの当接位置までの距離、所謂、自由長さは１２ｍｍであり、現像ローラ３１ａのリン青銅薄板に対する押し込み量は１．５ｍｍである。又、規制ブレード３１ｂの現像ローラ３１ａに対する当接方向は、規制ブレード３１ｂの自由端側の先端が、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置に対して現像ローラ３１ａの回転方向上流側に位置する、所謂、カウンタ方向である。そして、画像形成時には、規制ブレード３１ｂに規制バイアス電源９から−５００Ｖの直流電圧が印加され、ΔＶｂは−２００Ｖとなる。
【００５０】
補給用トナー搬送部材３４ａとしては、トナーＴの搬送性能及び駆動時にかかるトルクの点から、所定の樹脂又は金属からなる薄板に複数の穴を空けたものを撹拌羽根とした構成や、所定の樹脂又は金属からなる棒状体で構成されたものが好ましい。本実施例では、複数の穴を空けたマイラシートからなる補給用トナー搬送部材３４ａを用いる。トナー補給時には、補給用トナー搬送部材３４ａは、図示矢印Ｒ５方向に所定の速度で回転駆動される。ただし、補給用トナー搬送部材３４ａは、トナーＴをトナー収容室３２に搬送できればよいので、補給用トナー搬送部材３４ａの回転方向はこれに限定されるものではなく、逆方向でもよい。
【００５１】
現像バイアス電源８は、前記したように、現像ローラ３１ａの芯金に負極性の所定の直流電圧を印加する。又、現像バイアス電源８は、演算処理手段としての演算処理部１３と接続されており、演算処理部１３の指示に応じて電圧を印加する。
【００５２】
規制バイアス電源９は、前記したように、規制ブレード３１ｂに所定の直流電圧を印加する。規制バイアス電源９は、印加電圧が可変な電源であり、電圧印加部９ａと、電圧制御部９ｂと、を有する構成とされる。電圧制御部９ｂは、電位差ΔＶｂを可変に制御する電圧制御手段である。又、規制バイアス電源９は、演算処理部１３と接続されており、後述する電位差ΔＶｂを可変に制御する電圧制御手段としての機能を有する演算処理部１３の指示に応じて電圧を印加する。
【００５３】
又、画像形成装置１００は、現像剤担持体上の現像剤層の表面電位を検知する表面電位検知手段（電位検知手段）としての表面電位計１０を有する。表面電位計１０は、現像ローラ３１ａの回転方向において、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置から、感光体ドラム１と現像ローラ３１ａとの対向位置までの間に配置される。そして、表面電位計１０は、現像剤層表面の電位、即ち、現像ローラ３１ａの表面の薄層化されたトナーＴの表面電位を検知する。表面電位計１０は、演算処理部１３と接続されており、検知結果を演算処理部１３に転送することができる。本実施例では、表面電位計１０として、「表面電位計  ＭＯＤＥＬ  ３４４」（ＴＲＥＫ社製）を用いる。又、図示していないが、表面電位計１０の基準電位は、現像ローラ３１ａの芯金の電位としている。
【００５４】
又、画像形成装置１００は、補給用トナー搬送部材３４ａと接続された補給用トナー搬送部材制御部１１、弁３４ｂと接続された弁制御部１２を有する。補給用トナー搬送部材制御部１１、弁制御部１２は、いずれも演算処理部１３と接続されており、演算処理部１３の指示に応じてそれぞれ補給用トナー搬送部材３４ａ、弁３４ｂの動作を制御する。
【００５５】
演算処理手段としての演算処理部１３は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ１４、検知結果などを格納する書き換え可能な記憶装置としてのＲＡＭ１５、予め用意されたデータ値などを格納している記憶装置としてのＲＯＭ１６などから構成されている。ＣＰＵ１４、ＲＡＭ１５及びＲＯＭ１６は、互いにデータの転送や読込みが可能となっている。演算処理部１３は、本実施例の制御における演算処理及び各部の動作の制御を実行する。
【００５６】
尚、本実施例における現像装置３の補給用トナー収容室３４を除いたトナー容量は、画像比率５％のＡ４サイズ画像５０００枚相当である。又、トナー補給なしで画像比率５％のＡ４サイズ画像５０００枚印刷後の現像装置３内トナー量は、概ね初期トナー充填量の４０％程度となるようになっている。更に、トナー補給時には、補給用トナー収容室３４から初期トナー充填量の約４０％の量を補給するように設定されている。
【００５７】
３．トナー補給制御
次に、本実施例におけるトナー補給制御について説明する。図３は、トナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【００５８】
所定のタイミングにおいて、トナー補給の制御が始まると、先ず、ステップＳａ１では、電圧可変な規制バイアス電源９により、規制ブレード３１ｂに印加する直流電圧と現像ローラ３１ａに印加する直流電圧との間の電位差ΔＶｂが掃引される。具体的には、図４に示すような掃引時間と電位差との関係（サイン波）に従って約２０秒間かけて０Ｖから−１５０Ｖまで変化させた。より詳細には、本実施例では、現像ローラ３１ａに印加する直流電圧は−３００Ｖで固定とし、規制ブレード３１ｂ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３１ｂに印加する直流電圧の方が、現像ローラ３１ａ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、電位差ΔＶｂを変化させながら、表面電位Ｖｔを検知する。
【００５９】
次に、ステップＳａ２では、表面電位計１０により、電位差ΔＶｂを掃引したときの現像ローラ３１ａ上トナー層の表面電位Ｖｔが検知され、演算処理部１３内のＲＡＭ１５に転送・格納される。ここで、この表面電位Ｖｔは、トナーの正規帯電極性と同極性である。
【００６０】
次に、ステップＳａ３において、演算処理部１３内のＣＰＵ１４により、ＲＡＭ１５内に格納された電位差ΔＶｂと表面電位Ｖｔとから、電位差ΔＶｂに対する表面電位Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）が算出され、ＲＡＭ１５に格納される。図５は、この関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）の一例である。
【００６１】
ここで、電位差ΔＶｂに対する表面電位Ｖｔの関係Ｖｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）（以下、表面電位プロファイルと呼ぶ。）について説明する。
【００６２】
本発明者らが鋭意検討した結果、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）には、次のような極大値と、極小値とが生じることが分かった。ここで、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）における表面電位Ｖｔの極大値、極小値とは、表面電位Ｖｔの絶対値においてみた場合のものである。即ち、表面電位ＶｔがトナーＴの正規帯電極性（本実施例では負極性）の方向に凸な極値（図５における極大値）と、表面電位ＶｔがトナーＴの正規帯電極性と逆方向に凸な極値（図５における極小値）とである。更に、図６に示すように、表面電位Ｖｔが、それぞれ極大値と極小値をとるときの電位差、即ち、ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎとの差、
Ｖｓ（＝｜ΔＶｂｍｉｎ−ΔＶｂｍａｘ｜）
の値は、印刷枚数の増加とともに徐々に増加する傾向があることが分かった。これらの理由は、十分明らかになってはいないが、概ね以下のように考えられる。
【００６３】
表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、表面電位Ｖｔが極大値、極小値を持つのは、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域において、電位差ΔＶｂの値によりトナーの摩擦帯電に変化が生じるためであると考えられる。具体的には、トナーＴと他の部材との接触回数が変化することで、トナーＴの摩擦帯電量が変化すると考えている。
【００６４】
図５において、電位差ΔＶｂの絶対値が｜ΔＶｂｍａｘ｜より小さい領域では、正規帯電したトナーＴを現像ローラ３１ａの方向に引き付ける力が小さいため、比較的トナーＴが動きやすく、他の部材との接触回数が多くなる。その結果、現像ローラ３１ａの表面の薄層化されたトナーＴの摩擦帯電量は多くなり、表面電位Ｖｔの絶対値は大きくなる。
【００６５】
一方、電位差ΔＶｂの絶対値が｜ΔＶｂｍｉｎ｜より大きい領域では、正規帯電したトナーＴを現像ローラ３１ａの方向に引き付ける力が大きくなる。そのため、少しでも正規帯電したトナーＴは、現像ローラ３１ａの表面に固定されるようになり、他の部材との接触回数が少なくなる。その結果、現像ローラ３１ａの表面の薄層化されたトナーＴの摩擦帯電量は少なくなり、表面電位Ｖｔの絶対値が小さくなる。
【００６６】
電位差ΔＶｂｍａｘからΔＶｂｍｉｎまでの間は、電位差ΔＶｂが作る電界の作用により、トナーＴの挙動が変化する領域であると考えられる。具体的には、この領域は、電位差ΔＶｂが作る電界の作用により、現像ローラ３１ａの表面に固定されるトナーＴと、比較的動きやすく、他の部材と接触して摩擦帯電するトナーＴとが混在する、不安定な領域である。そのため、特に電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎ付近に設定すると、現像ローラ３１ａの表面の薄層化されたトナーＴ上に、現像ローラ３１ａ回転方向の不規則な筋、所謂、縦筋が発生しやすい。
【００６７】
このことから、画像形成時に縦筋の影響が出ないようにするためには、次のような設定とすることが好ましい。即ち、ステップＳａ１、Ｓａ２において、電位差ΔＶｂを掃引しながら現像ローラ３１ａ表面の表面電位Ｖｔを検知する際に、検知終了時の電位差ΔＶｂが、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜
を満足することが好ましい。更に、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
を満足することがより好ましい。
【００６８】
又、このトナーＴの挙動が変化する領域、即ち、電位差ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎとの差Ｖｓにおけるトナーの挙動は、使用するトナーの特性によって異なる。そのため、現像装置３内のトナーＴが、現像ローラ３１ａ、規制ブレード３１ｂ、供給ローラ３１ｃ、感光体ドラム１などの摺擦の影響を受け、特性が劣化すると、Ｖｓが変化する。トナーの劣化によるＶｓの変化については、以下のように考えられる。
【００６９】
摺擦の影響を受けたトナーＴは、外添剤の遊離や埋め込みが発生し、凝集性が高くなる。トナーの凝集性が高いと、トナー１個１個が動きにくいため、摩擦帯電しにくくなる。そのため、トナーの凝集体を崩し、摩擦帯電させて現像ローラ３１ａの表面に固定するには、より大きな電界が必要となり、ΔＶｂｍａｘからΔＶｂｍｉｎまでの間隔が広くなる。つまり、トナーＴの劣化が進むと、電位差ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎとの差Ｖｓが大きくなる。
【００７０】
本発明においては、このＶｓをトナー劣化の指標として用いることで、トナー補給のタイミングを決定する。
【００７１】
再び図３を参照して、ステップＳａ４では、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、表面電位Ｖｔが極大値をとるときの電位差ΔＶｂｍａｘの算出が、ＣＰＵ１４により行われる。そして、算出された電位差ΔＶｂｍａｘは、ＲＡＭ１５に格納される。
【００７２】
次に、ステップＳａ５からステップＳａ８、ステップＳａ１５及びステップＳａ１６における、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、表面電位Ｖｔが極小値をとるときの電位差ΔＶｂｍｉｎの算出までを説明する。
【００７３】
先ず、ステップＳａ５では、ＣＰＵ１４により、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）の｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域において、電位差ΔＶｂに対する表面電位Ｖｔの傾きα（ΔＶｂ）が算出される。本実施例では、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、各電位差ΔＶｂから、トナーＴの正規帯電極性の方向に約１Ｖ程度大きい値までの間の傾きを算出し、各電位差ΔＶｂに対する表面電位Ｖｔの傾きα（ΔＶｂ）とした。ただし、本実施例では約１Ｖ程度としたが、傾きα（ΔＶｂ）は検知装置の検知精度などに依存するため、それらに応じて適宜設定することが望ましい。
【００７４】
次に、ステップＳａ６では、傾きα（ΔＶｂ）の判定を行い、α（ΔＶｂ）において、
α（ΔＶｂ）＞−１
を満足するものが存在しない場合には、画像形成装置１００を停止し、警告を出してトナー補給の制御を終了する。即ち、画像形成装置１００を停止し、警告を出してトナー補給の制御を終了するのは、
α（ΔＶｂ）≦−１
を満足するものが存在する場合である。この場合には、｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域において、表面電位Ｖｔが極小値をとらないため、Ｖｓの算出ができない。この現象は、現像ローラ３１ａの表面へ逃げるトナー帯電電荷が多くなった場合などに起こり、正常な状態ではない。そのため、本実施例では、この場合には画像形成装置１００を停止させることとした。
【００７５】
一方、α（ΔＶｂ）＞−１を満足するものが存在する場合には、ステップＳａ７において、再び傾きα（ΔＶｂ）の判定を行う。ここでは、α（ΔＶｂ）において、
α（ΔＶｂ）＞０
を満足するものが存在するかどうかを判定する。
【００７６】
α（ΔＶｂ）＞０を満足するものがある場合には、ステップＳａ８に進み、ＣＰＵ１４により、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、表面電位Ｖｔが極小値をとるときの電位差ΔＶｂｍｉｎが算出され、ＲＡＭ１５に格納される。
【００７７】
一方、α（ΔＶｂ）＞０を満足するものが存在しない場合には、ステップＳａ１５に進む。そして、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）の｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域における各電位差ΔＶｂにおいて、トナーＴの正規帯電極性側の傾きα（ΔＶｂ＋）と、トナーＴの正規帯電極性と逆極性側の傾きα（ΔＶｂ−）が算出される。
【００７８】
本実施例では、図７に示すように、各電位差ΔＶｂにおいて、トナーＴの正規帯電極性側、及び逆極性側に約１Ｖ程度大きい値とΔＶｂとの間の傾きを算出し、各電位差ΔＶｂにおける傾きα（ΔＶｂ＋）及びα（ΔＶｂ−）とした。即ち、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、各電位差ＶｂのトナーＴの正規帯電極性側の所定の領域における傾きをα（ΔＶｂ＋）、トナーＴの正規帯電極性とは逆極性側の所定の領域における傾きをα（ΔＶｂ−）とした。ただし、本実施例では約１Ｖ程度としたが、傾きα（ΔＶｂ＋）及びα（ΔＶｂ−）は、検知装置の検知精度などに依存するため、それらに応じて適宜設定することが望ましい。
【００７９】
次に、ステップＳａ１６で、α（ΔＶｂ＋）−α（ΔＶｂ−）＞５となるときの電位差ΔＶｂを算出する。そして、ステップＳａ８において、この電位差ΔＶｂを電位差ΔＶｂｍｉｎとし、ＲＡＭ１５に格納する。
【００８０】
このように、α（ΔＶｂ＋）−α（ΔＶｂ−）＞５となるときの電位差ΔＶｂを電位差ΔＶｂｍｉｎとするのは、次のような理由による。即ち、傾きα（ΔＶｂ）において、α（ΔＶｂ）＞−１となるα（ΔＶｂ）が存在し、且つ、α（ΔＶｂ）＞０となるα（ΔＶｂ）が存在しない場合には、｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍａｘ｜の領域において、表面電位Ｖｔが極小値をとらない。しかし、極小値はとらないものの、傾きα（ΔＶｂ）が急激に変化する点を持つ。そこで、そのα（ΔＶｂ）の変化点を算出し、そのときの電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎとすることで、Ｖｓの算出を行う。
【００８１】
ステップＳａ９では、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、電位差ΔＶｂがそれぞれΔＶｂｍａｘ、ΔＶｂｍｉｎのときの表面電位Ｖｔ、即ち、極大値Ｖｔｍａｘと極小値ＶｔｍｉｎがＣＰＵ１４により算出され、ＲＡＭ１５に格納される。
【００８２】
そして、ステップＳａ１０では、ＣＰＵ１４により、ＲＡＭ１５に格納されたＶｔｍａｘ、Ｖｔｍｉｎを用いて、表面電位Ｖｔの極大値と極小値の差、
ＶD（＝｜Ｖｔｍａｘ−Ｖｔｍｉｎ｜）
が算出される。
【００８３】
ステップＳａ１１では、算出されたＶDの判定を行い、
ＶD＜０．５Ｖ
と判定された場合には、画像形成装置１００を停止し、警告を出してトナー補給の制御を終了する。即ち、この場合、演算処理部１３は、警告を発するため及び／又は画像形成動作を停止させるための信号を出力する。
【００８４】
これは、トナーＴの凝集性が非常に高い場合などには、凝集体が崩しきれなくなり、トナーの摩擦帯電量が少なくなる、又はトナー層の高さが高くなるため、表面電位Ｖｔにおいて、トナー挙動の差が表れにくくなると考えられる。よって、本実施例では、表面電位Ｖｔの極大値と極小値の差ＶDが非常に小さい場合には、画像形成装置１００を停止させることとした。
【００８５】
一方、ＶD≧０．５Ｖと判定された場合には、ステップＳａ１２に進み、ＲＡＭ１５に格納された電位差ΔＶｂｍａｘと電位差ΔＶｂｍｉｎから、
Ｖｓ＝｜ΔＶｂｍｉｎ−ΔＶｂｍａｘ｜
がＣＰＵ１４により算出される。
【００８６】
次に、ステップＳａ１３では、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１６に予め格納された所定値（基準値）Ｖｓｈを読み出す。又、ステップＳａ１４では、ＣＰＵ１４は、読み出した所定値Ｖｓｈと、上述のようにして算出したＶｓとを比較する。
【００８７】
ここで、所定値Ｖｓｈは、本実施例と同じ構成の現像装置を用いて予め求められたものである。具体的には、トナー補給を行わずに画像比率５％のＡ４サイズ画像を連続印刷しながら、Ｖｓの算出と画像評価を随時行い、５０００枚印刷した後のＶｓの値を所定値Ｖｓｈとした。本実施例では、Ｖｓｈ＝２１ＶとしてＲＯＭ１６に書き込まれている。
【００８８】
そして、Ｖｓが基準値Ｖｓｈ以上の場合、即ち、Ｖｓ≧Ｖｓｈの場合には、ステップＳａ１８に進み、補給用トナー搬送部材制御部１１と弁制御部１２により、補給用トナー搬送部材３４ａと弁３４ｂが作動させられ、トナー補給が行われる。即ち、この場合演算処理部１３は、トナー収容室３２にトナーを補給させるための信号を出力する。一方、Ｖｓ＜Ｖｓｈの場合には、ステップＳａ１９に進み、トナー補給を行わずにトナー補給の制御を終了する。
【００８９】
尚、トナー補給後はステップＳａ１に戻り、トナー補給の必要なしと判断されるまで同工程を繰り返す。
【００９０】
４．画像形成装置の警告・停止判定
本実施例では、上述のトナー補給制御と同様のトナー劣化の指標Ｖｓを用いて、画像形成装置１００（或いは現像装置３）の警告・停止判定も行うことができる。以下、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御について説明する。
【００９１】
図８は、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御の手順を示すフローチャートである。図８中のステップＳｂ１〜Ｓｂ１２は、図３に示したトナー補給制御におけるステップＳａ１〜Ｓａ１２の各工程と同じである。又、図８中のステップＳｂ１５〜Ｓｂ２１は、図３中のステップＳａ１３〜Ｓａ１９と同じである。
【００９２】
ステップＳｂ１２においてＶｓが算出された後、ステップＳｂ１３では、ＲＯＭ１６に予め格納された所定値（第２の基準値）Ｖｓｋが、ＣＰＵ１４により読み出される。
【００９３】
ここで、所定値Ｖｓｋは、本実施例と同じ構成の現像装置を用いて予め求められたものである。この所定値Ｖｓｋは、所定値Ｖｓｈよりも大きい。具体的には、Ｖｓｈのときと同様、トナー補給を行わずに画像比率５％のＡ４サイズ画像を連続印刷しながら、Ｖｓの算出と画像評価を随時行い、所定値Ｖｓｋの値を決めた。本実施例ではＶｓｋ＝２３ＶとしてＲＯＭ１６に書き込まれている。
【００９４】
次に、ステップＳｂ１４では、ＣＰＵ１４は、算出されたＶｓと所定値Ｖｓｋを比較する。そして、Ｖｓが第２の基準値Ｖｓｋ以上、即ち、Ｖｓ≧Ｖｓｋの場合には、ステップＳｂ１９に進み、画像形成装置１００を停止し、警告を出してトナー補給制御を終了する。これは、トナー補給が正常に行われなかった場合や、補給用トナーＴがなくなった場合で、現像装置３内のトナーＴは劣化が著しく進んだ状態であると考えられる。一方、Ｖｓ＜Ｖｓｋの場合には、ステップＳｂ１５に進み、以降は図３を参照して説明したトナー補給の判定を行う。
【００９５】
このトナー劣化の指標Ｖｓを用いた警告・停止判定により、トナーＴの劣化に応じた適切なタイミングで画像形成装置１００の停止が行えるため、重大な画像不良や画像形成装置本体の汚染を未然に防ぐことができる。又、プロセスカートリッジＵの交換などのタイミングも知ることができる。
【００９６】
本実施例では、画像形成を行わない非印刷中（非画像形成時）に、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御を実施した。具体的には、印刷枚数１０００枚毎に制御を行った。
【００９７】
尚、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御において、トナー補給判定とＶｓを用いた警告・停止判定はどちらを先に行ってもよいが、Ｖｓを用いた警告・停止判定の後にトナー補給判定を行う方が好ましい。
【００９８】
又、本実施例では、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御を行ったが、トナー補給判定とＶｓを用いた警告・停止判定を、それぞれトナー補給制御とＶｓを用いた警告・停止制御に分けて、異なるタイミングで行ってもよい。
【００９９】
又、本実施例では、正規帯電極性が負極性であるトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性であるトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて、帯電装置２、現像ローラ３１ａ、規制ブレード３１ｂ、供給ローラ３１ｃを始めとする各部材に印加する電圧の極性を変える。
【０１００】
又、トナー補給の方法に関して、本実施例では、補給用トナー搬送部材３４ａなどにより、トナー収容室３２に新しい状態のトナーを補給可能であるとした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、トナー補給時に手動で補給用トナー収容室３４を交換してトナー補給を行ってもよい。
【０１０１】
又、本実施例では、トナーＴの劣化に応じて、補給用トナー収容室３４からトナー収容室３２に新しい状態のトナーＴを補給するだけであった。しかし、これに限定されるものではなく、トナーＴを補給する際に、トナー収容室３２内の劣化したトナーＴを、所定量だけ現像装置３外へ強制排出する動作を入れてもよい。それによって、劣化したトナーＴの影響を小さくすることができる。更に、トナー収容室３２内のトナー量を調整することもできる。
【０１０２】
［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。
【０１０３】
実施例１では、トナー補給制御におけるトナー劣化の指標として、電位差ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎの差Ｖｓを用いた。これに対して、本比較例では、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内のトナー残量を、トナー劣化の指標とする。
【０１０４】
図９は、本比較例におけるトナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【０１０５】
所定のタイミングにおいて、トナー補給の制御が始まると、先ず、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内トナー残量が検知される（ステップＳｄ１）。トナー残量の検知方法としては、本比較例では、トナー収容室３２内に設けられたトナー残量検知センサを用いた。
【０１０６】
次に、ＣＰＵ１４により、検知されたトナー残量から、初期トナー充填量に対するトナー残量の比Ｑが算出される（ステップＳｄ２）。その後、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１６に予め格納された所定値Ｑｈを読み出し（ステップＳｄ３）、算出されたＱと所定値Ｑｈとを比較する（ステップＳｄ４）。
【０１０７】
ここで、所定値Ｑｈは、本比較例と同じ構成の現像装置を用いて予め求められたものである。具体的には、トナー補給を行わずに画像比率５％のＡ４サイズ画像を連続印刷しながら、Ｑｈの算出と画像評価を随時行い、所定値Ｑｈの値を決めた。本比較例では、Ｑｈ＝０．４としてＲＯＭ１６に書き込まれている。
【０１０８】
そして、ステップＳｄ４において、Ｑ≦Ｑｈである場合には、トナーＴの補給が実施される（ステップＳｄ５）。一方、Ｑ＞Ｑｈである場合には、トナー補給を行わずにトナー補給制御を終了する。
【０１０９】
［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。
【０１１０】
実施例１では、トナー補給制御におけるトナー劣化の指標として、電位差ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎの差Ｖｓを用いた。これに対して、本比較例では、画像比率Ｒを、トナー劣化の指標とする。
【０１１１】
図１０は、本比較例におけるトナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【０１１２】
所定のタイミングにおいて、トナー補給の制御が始まると、先ず、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内トナー残量が検知される（ステップＳｅ１）。トナー残量の検知方法は、比較例１と同じである。
【０１１３】
次に、ＣＰＵ１４により、検知されたトナー残量と、現像装置３の使用開始（及び前回のトナー補給）からの印刷枚数とから、画像比率Ｒが算出される（ステップＳｅ２）。具体的には、トナー残量に基づいて算出されるトナー消費量の積算値と印刷枚数の積算値とをパラメータとして、ＲＯＭ１６に予め格納された画像比率テーブルから、画像比率Ｒを取得することで算出される。ここで、画像比率テーブルは、本比較例と同じ構成の現像装置を用いて予め求められたものである。その後、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１６に予め格納された所定値Ｒｈを読み出し（ステップＳｅ３）、算出されたＲと所定値Ｒｈとを比較する（ステップＳｅ４）。
【０１１４】
本比較例では、所定値Ｒｈは画像比率５％であり、Ｒｈ＝０．０５としてＲＯＭ１６に書き込まれている。
【０１１５】
そして、ステップＳｅ４において、Ｒ≦Ｒｈである場合には、トナーＴの補給が実施される（ステップＳｅ５）。一方、Ｒ＞Ｒｈである場合には、トナー補給を行わずにトナー補給制御を終了する。
【０１１６】
［実施例２］
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１１７】
実施例１では、画像形成時に現像ローラ３１ａの芯金に印加される直流電圧が−３００Ｖ、規制ブレード３１ｂに印加される直流電圧が−５００Ｖで、その電位差ΔＶｂは−２００Ｖで固定であった。これに対して、本実施例では、電圧可変な規制バイアス電源９により、画像形成時における電位差ΔＶｂを、トナーＴの劣化状態に応じて変化させる。
【０１１８】
以下、本実施例における電位差ΔＶｂの設定方法について説明する。
【０１１９】
電位差ΔＶｂの設定におけるトナー劣化の指標としては、トナー補給制御などと同じ電位差ΔＶｂｍａｘとΔＶｂｍｉｎの差Ｖｓを用いる。
【０１２０】
図１１は、電位差ΔＶｂの設定を行う手順を示すフローチャートである。図１１中のステップＳｃ１〜Ｓｃ１２は、図３に示したトナー補給制御におけるステップＳａ１〜Ｓａ１２の各工程と同じである。又、図１１中のステップＳｃ１６〜Ｓｃ１８は、図３中のステップＳａ１５〜Ｓａ１７と同じである。又、本実施例では、図８を参照して説明した手順におけるトナー補給制御終了（図８のステップＳｂ２１）後に、電位差ΔＶｂの設定が開始される。
【０１２１】
ステップＳｃ１２においてＶｓが算出された後、ステップＳｃ１３では、ＲＯＭ１６に予め格納された、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）が、ＣＰＵ１４により読み出される。
【０１２２】
ここで、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）は、本実施例と同じ構成の現像装置を用いて予め求められたものである。具体的には、トナー補給を行わずに画像比率５％のＡ４サイズ画像を連続印刷しながら、Ｖｓの算出と電位差ΔＶｂを変えての画像評価を随時行い、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）を得た。図１２は、本実施例におけるＶｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）を示している。図１２から、Ｖｓが大きいほど電位差ΔＶｂの適正値も大きくなることが分かる。
【０１２３】
又、前記したように、電位差ΔＶｂがΔＶｂｍｉｎ付近に設定されると、縦筋が発生しやすい。このことから、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）に基づく電位差ΔＶｂは、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜
を満足することが好ましく、
｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
を満足することがより好ましい。
【０１２４】
更に、現像ローラ３１ａ表面の薄層化されたトナーＴを安定にするためには、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）に基づく電位差ΔＶｂは、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、次の関係を満足することが好ましい。即ち、各電位差ΔＶｂにおける表面電位Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（ΔＶｂ）が、
｜ΔＶｔ（ΔＶｂ）｜≦３×｜ΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）｜
を満足することが好ましい。以下に、その理由を説明する。
【０１２５】
まず、表面電位Ｖｔの取り込みにおける変動幅について説明する。図１３に示すように、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、各電位差ΔＶｂ近傍の所定領域における電位Ｖｔの変動幅を求める。本実施例では、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）において、各電位差ΔＶｂからトナーＴの正規帯電極性の方向に約５Ｖ程度大きい値までの間の変動幅を、電位差ΔＶｂにおける表面電位Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（ΔＶｂ）とした。ただし、本実施例では約５Ｖ程度としたが、変動幅は検知装置の検知精度などに依存するため、それらに応じて適宜設定することが望ましい。
【０１２６】
そして、本発明者らが鋭意検討した結果、この変動幅は、現像ローラ３１ａの表面の薄層化されたトナーＴ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。
【０１２７】
電位差ΔＶｂを大きくすると、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの間、トナーＴとトナーＴとの間、トナーＴと規制ブレード３１ｂなどの部材との間などで、局所的に放電現象が発生する。その結果、トナーＴの摩擦帯電量や現像ローラ３１ａ表面の電位などが不安定になり、表面電位Ｖｔの変動幅は大きくなる。
【０１２８】
一方、電位差ΔＶｂが、
｜ΔＶｂｍｉｎ｜≦｜ΔＶｂ｜≦｜ΔＶｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
の領域では、放電が発生することはなく、縦筋の発生などもないため、表面電位Ｖｔの変動幅は小さく安定している。
【０１２９】
そこで、この領域における表面電位Ｖｔの変動幅ΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）を基準にすると、現像ローラ３１ａ表面の薄層化されたトナーＴが不安定になる領域における表面電位Ｖｔの変動幅は、
｜ΔＶｔ（ΔＶｂ）｜＞３×｜ΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）｜
であることが分かった。ΔＶｔ（ΔＶｂｍｉｎ）は、表面電位プロファイルＶｔ＝Ｖｔ（ΔＶｂ）における、電位差ΔＶｂｍｉｎ近傍の所定の領域における電位Ｖｔの変動幅である。
【０１３０】
再び図１１を参照して、次に、ステップＳｃ１４では、算出されたＶｓに応じて、Ｖｓに対する電位差ΔＶｂの適正値の関係ΔＶｂ＝ΔＶｂ（Ｖｓ）から適正な電位差ΔＶｂが算出される。その後、ステップＳｃ１５において、算出された適正な電位差ΔＶｂを設定し、電位差ΔＶｂの設定を終了する。
【０１３１】
本実施例では、画像形成を行わない非印刷中（非画像形成時）に電位差ΔＶｂの設定を実施した。具体的には、印刷枚数１０００枚毎に電位差ΔＶｂの設定を行った。
【０１３２】
又、本実施例では、電位差ΔＶｂの設定を、Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めたトナー補給制御と同じタイミングで実施したが、これに限定されるものではなく、異なるタイミングで行ってもよい。
【０１３３】
［比較例３］
本比較例は、基本的には実施例２に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１３４】
実施例２では、電位差ΔＶｂの設定において、適正な電位差ΔＶｂが｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜を満足するように設定した。これに対して、本比較例では、適正な電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎとする。
【０１３５】
［評価試験例］
１．評価方法
次に、各実施例及び比較例の評価について説明する。
【０１３６】
画像評価は、次の５種類を行った。
（Ａ）トナー補給直後のかぶり評価１（画像比率５％、連続印刷）
（Ｂ）トナー補給直後のかぶり評価２（画像比率１％、連続印刷）
（Ｃ）トナー補給直後のかぶり評価３（画像比率１％、間欠印刷）
（Ｄ）トナー補給通しての耐久かぶり評価（画像比率１％、連続印刷）
（Ｅ）縦筋評価
又、各画像評価は、全て２３℃、５０％ＲＨ（相対湿度）の環境下で行った。
【０１３７】
以下、各画像評価について個別に説明する。
【０１３８】
（Ａ）トナー補給直後のかぶり評価１（画像比率５％、連続印刷）
かぶり量は、出力画像の白地部分（非画像部）の白色度（反射率Ｄｓ（％））と、記録紙の白色度（平均反射率Ｄｒ（％））との差から、かぶり濃度（％）（＝Ｄｒ（％）−Ｄｓ（％））を算出し、評価した。ここで、上記Ｄｓ（％）とＤｒ（％）は、「ＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳ」（東京電色社製）により測定した。又、測定時に使用するフィルタとしては、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックの場合はグリーンのフィルタを用いた。又、かぶり評価では、記録紙上を１０点以上測定し、その平均値を求めた。
【０１３９】
かぶりの評価基準は、以下に示すとおりである。
○：１．０％未満
△：１．０％以上２．０％未満
×：２．０％以上
【０１４０】
かぶり評価のタイミングは、３回目のトナー補給が行われた直後とし、全面白画像を３枚連続出力して、最もかぶり量の多い出力画像を評価した。
【０１４１】
画像出力試験は、画像比率５％の横線画像を印刷したＡ４サイズの記録紙を、連続的に出力して行った。具体的には、画像比率５％の横線として、１ドットライン印字後に１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１４２】
（Ｂ）トナー補給直後のかぶり評価２（画像比率１％、連続印刷）
本画像評価は、基本的には、（Ａ）トナー補給直後のかぶり評価１に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１４３】
本画像評価の画像出力試験は、画像比率１％の横線画像を印刷したＡ４サイズの記録紙を、連続的に出力して行った。具体的には、画像比率１％の横線として、１ドットライン印字後に９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１４４】
（Ｃ）トナー補給直後のかぶり評価３（画像比率１％、間欠印刷）
本画像評価は、基本的には、（Ａ）トナー補給直後のかぶり評価１に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１４５】
本画像評価の画像出力試験は、画像比率１％の横線画像を印刷したＡ４サイズの記録紙を、間欠的に出力して行った。ここで、本画像評価における間欠印刷とは、所定枚数印刷後に現像装置の動作を一旦停止させ、それから再度印刷動作を行う印刷方法を意味している。よって、印刷動作の開始直後及び終了直前に非印字状態のまま現像装置が作動する時間が生じる。本画像評価では、２枚連続印刷後に現像装置の動作を一旦停止させ、それから再度印刷動作を行うように設定した。
【０１４６】
（Ｄ）トナー補給通しての耐久かぶり評価（画像比率１％、連続印刷）
本画像評価は、基本的には、（Ａ）トナー補給直後のかぶり評価１に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１４７】
本画像評価のかぶり評価のタイミングは、３回目のトナー補給が行われた後、更に５０００枚連続印刷した後とした。
【０１４８】
画像出力試験は、画像比率１％の横線画像を印刷したＡ４サイズの記録紙を、連続的に出力して行った。具体的には、画像比率１％の横線として、１ドットライン印字後に９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１４９】
（Ｅ）縦筋評価
縦筋評価のタイミングは、１０００枚連続印刷した後とし、全面黒画像を出力して、目視により縦筋の有無を評価した。評価基準は、以下に示すとおりである。
○：全面黒画像中に、縦筋が２本未満
×：全面黒画像中に、縦筋が２本以上
【０１５０】
画像出力試験は、画像比率５％の横線画像を印刷したＡ４サイズの記録紙を、連続的に出力して行った。具体的には、画像比率５％の横線として、１ドットライン印字後に１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１５１】
２．評価結果
表１に、実施例１、２及び比較例１〜３の画像評価結果を示す。
【０１５２】
【表１】
2010156854.tif 000003
【０１５３】
以下、実施例１、２と比較例１〜３を比較することで、本発明の優位性について説明する。
【０１５４】
＜画像評価（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で比較＞
先ず、実施例１と比較例１、２とを比較することで、本発明の優位性を説明する。
【０１５５】
画像評価（Ａ）、即ち、画像比率５％での連続印刷時におけるトナー補給直後のかぶり評価では、実施例１、比較例１、２はいずれも、かぶりは少なく良好である。これは、各々が、画像比率５％の画像の連続印刷を基準にして、トナーＴを補給するタイミングを予め設定しているためである。
【０１５６】
ところが、比較例１においては、画像評価（Ｂ）、即ち、画像比率１％での連続印刷時におけるトナー補給直後のかぶり評価で、かぶりが悪化している。これは、以下のように考えられる。
【０１５７】
比較例１は、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内の初期トナー充填量に対するトナー残量の比Ｑが、所定値Ｑｈ以下になったときに補給が行われる。つまり、比較例１は、予め設定したトナー残量以下になったときにトナー補給が実施される例である。この場合、トナーＴの補給タイミングを設定したときの条件（画像比率５％の画像の連続印刷）よりも、トナー消費量の少ない条件（例えば、画像比率１％）では、画像比率５％の画像を連続印刷した場合より、Ｑ≦Ｑｈとなるまでに時間がかかる。これによって、トナーＴが、現像ローラ３１ａと感光体ドラム１との間を始めとする、各部材間の摺擦の影響を受ける時間が長くなり、その結果、トナーＴの劣化が著しく進む。著しく劣化が進んだトナーに新しい状態のトナーを補給すると、前述したように、劣化したトナーと新しい状態のトナーとの特性差が大きいため、未帯電や逆帯電のトナーが増えやすく、かぶりが増加しやすい。
【０１５８】
又、比較例１では、より劣化が進む条件である、画像評価（Ｃ）、即ち、画像比率１％での間欠印刷時におけるトナー補給直後のかぶり評価でも、かぶりが悪化した。
【０１５９】
一方、比較例２においては、画像評価（Ｂ）、即ち、画像比率１％での連続印刷時におけるトナー補給直後のかぶり評価で、かぶりは少なく良好であった。しかしながら、画像評価（Ｃ）、即ち、画像比率１％での間欠印刷時におけるトナー補給直後のかぶり評価では、かぶりが悪化した。これは、以下のように考えられる。
【０１６０】
比較例２は、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内トナー残量と、現像装置３の使用開始（及び前回のトナー補給）からの印刷枚数とから算出された画像比率Ｒが、所定値Ｒｈ以下になったときに補給が行われる。つまり、比較例２は、所定のタイミングにおいて、予め設定した画像比率以下である場合には、トナー補給が実施される例である。この場合には、トナーＴの補給タイミングを設定したときの条件（画像比率５％の画像の連続印刷）よりも、トナー消費量の少ない条件（例えば、画像比率１％）は、Ｒ≦Ｒｈを満足するためにトナー補給が随時行われる。これによって、比較例２では、画像比率１％での連続印刷時においても、トナーＴの劣化が著しく進む前に、新しい状態のトナーＴを補給することができるため、トナー補給によるかぶりの悪化を抑制できている。
【０１６１】
しかし、画像評価（Ｃ）、即ち、画像比率１％での間欠印刷時には、画像出力しない状態で現像装置３が作動する時間が増加し、よりトナーＴの劣化が進みやすくなる。ところが、比較例２では、画像出力しない間の影響などは考慮できないため、その分、Ｒ≦Ｒｈを満足してトナー補給されるまでに、トナーＴの劣化が進むことになる。その結果、新しい状態のトナーＴを補給したときにかぶりが悪化する。
【０１６２】
以上のことから、トナー補給直後のかぶりの悪化を抑制するためには、補給用トナー収容室３４を除いた現像装置３内のトナーＴの劣化状態が、所定値よりも進行する前に新しい状態のトナーＴを補給することが重要であると考えられる。
【０１６３】
本発明に従う実施例１では、トナー劣化に関係するＶｓの値を用いて、トナー補給のタイミングを決定している。そのため、画像評価（Ｂ）、即ち、画像比率１％での連続印刷時においても、又、画像評価（Ｃ）、即ち、画像比率１％での間欠印刷時においても、トナーＴの劣化状態を精度良く把握することができる。これによって、トナーＴの劣化状態が所定値よりも進行する前に、新しい状態のトナーＴを補給することができ、トナー補給直後のかぶりの悪化を抑制できる。
【０１６４】
ここで、前述したように、従来、規制ブレードと現像ローラとの間に流れる電流の値からトナーの劣化状態を検知して、トナー補給のタイミングを決める方法がある。しかし、この方法では、現像ローラなど、他の部材の影響を多く含むために、トナーの劣化状態のみを把握することが困難である。
【０１６５】
これに対して、本発明に従えば、トナー劣化の指標Ｖｓは、規制ブレードと現像ローラとの間の電位差ΔＶｂを変化させたときの、トナーの挙動の変化の大きさを表している。そのため、トナー特性の変化を精度良く把握できる。
【０１６６】
＜画像評価（Ｄ）で比較＞
次に、本発明に従う実施例２の有効性を説明するために、実施例１と比較する。
【０１６７】
実施例２は、実施例１に比べて、トナー補給通しての耐久後のかぶりが少なく良好である。これは、以下のように考えられる。
【０１６８】
実施例１では、画像形成時における規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの間の電位差ΔＶｂは−２００Ｖで固定している。規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域で、この電位差ΔＶｂの作る電界からトナーＴが受ける力は、劣化により摩擦帯電特性などが低下していないトナーＴの方が大きいと考えられる。そのため、例えば、印刷枚数が少ない時期や、新しい状態のトナーＴが補給されたときなどには、トナーＴが電位差ΔＶｂの作る電界から力を受けやすい。実施例１では、それらの場合においても、ある程度大きな電位差ΔＶｂを印加していることから、トナーＴが、電位差ΔＶｂの作る電界から過剰な負荷を受けることになる。その結果、トナーＴの劣化が促進される。
【０１６９】
一方、実施例２では、トナー劣化に関係するＶｓの値に応じて、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの間の電位差ΔＶｂを設定している。そのため、劣化や補給によりトナーＴの特性が変化しても、電位差ΔＶｂを常に適正値に設定することができる。これによって、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域において、強すぎる電界によるトナーＴへの過剰な負荷を低減しつつ、かぶり抑制に必要な大きさの電位差ΔＶｂを印加することができる。その結果、トナーＴの劣化促進が抑制される。又、適正な電位差ΔＶｂにより、劣化して摩擦帯電特性などが低下したトナーＴでもかぶりの発生が抑制される。
【０１７０】
＜画像評価（Ｅ）で比較＞
次に、実施例１、２と比較例３とを比較することで、本発明の優位性を述べる。
【０１７１】
比較例３は、画像形成時における規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの間の電位差ΔＶｂをΔＶｂｍｉｎに設定している。前述したように、ΔＶｂｍｉｎ付近では、電位差ΔＶｂが作る電界の作用により、現像ローラ３１ａの表面に固定されるトナーＴと、比較的動きやすく、他の部材と接触して摩擦帯電するトナーＴとが混在する。そのため、非常に不安定で、現像ローラ３１ａ表面の薄層化されたトナーＴに縦筋が発生しやすい。
【０１７２】
一方、実施例１、２では、画像形成時における電位差ΔＶｂが｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜を満足するように設定されている。そのため、縦筋の発生が抑制されている。
【０１７３】
以上説明したように、本発明では、トナー劣化に関係するＶｓの値を用いて、トナー補給のタイミングを決定している。そのため、トナーＴの劣化状態を精度良く把握することができ、トナーＴの劣化状態が所定値よりも進行する前に、新しい状態のトナーＴを補給することができる。これによって、トナー補給直後のかぶりの悪化を抑制できる。
【０１７４】
又、トナー劣化に関係するＶｓの値に応じて、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの間の電位差ΔＶｂを、常に適正値に設定する。これによって、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域において、強すぎる電界によるトナーＴへの過剰な負荷を低減しつつ、かぶり抑制に必要な大きさの電位差ΔＶｂを印加することができる。その結果、トナーＴの劣化促進が抑制される。又、適正な電位差ΔＶｂにより、劣化して摩擦帯電特性などが低下したトナーＴでもかぶりの発生が抑制される。
【０１７５】
更に、画像形成時における電位差ΔＶｂが｜ΔＶｂ｜＞｜ΔＶｂｍｉｎ｜を満足するように設定されることで、縦筋の発生が抑制される。
【０１７６】
このように、本発明によると、トナーＴの劣化をより正確に把握しながらトナーＴの補給を行うことで、トナーＴの特性を維持し、長期にわたって良好な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【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３】本発明に従うトナー補給制御の一例のフローチャート図である。
【図４】本発明に従うトナー補給制御における電位差ΔＶｂの入力波形の一例を示すグラフ図である。
【図５】本発明に従うトナー補給制御において測定される電位差ΔＶｂに対するトナー層表面電位Ｖｔとの関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】印刷枚数とトナー劣化指標Ｖｓとの関係の一例を示す図である。
【図７】本発明に従うトナー補給制御において算出される電位差ΔＶｂに対するトナー層表面電位Ｖｔとの関係における傾きα（ΔＶｂ＋）、α（ΔＶｂ−）を説明するための説明図である。
【図８】Ｖｓを用いた警告・停止判定を含めた本発明に従うトナー補給制御の他の例のフローチャート図である。
【図９】比較例に係るトナー補給制御のフローチャート図である。
【図１０】比較例に係るトナー補給制御のフローチャート図である。
【図１１】本発明に従うトナー補給制御と共に用いるのに適した電位差ΔＶｂの設定方法の一例のフローチャート図である。
【図１２】トナー劣化指標Ｖｓと電位差ΔＶｂの適正値との関係の一例を示す図である。
【図１３】検知されたトナー層表面電位Ｖｔの変動幅を説明するための説明図である。
【図１４】従来の現像装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１          感光体ドラム
３          現像装置
８          現像バイアス電源
９          規制バイアス電源
１０        表面電位計
１３        演算処理部
３１        現像室
３１ａ      現像ローラ
３１ｂ      規制ブレード
３１ｃ      供給ローラ
３２        トナー収容室
３４        補給用トナー収容室
１００      画像形成装置
Ｐ          転写材
Ｕ          プロセスカートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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