(57)【要約】【課題】  劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを，ともに抑えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  カブリを抑制するカブリ防止モードと，通常モードとの２種類の現像バイアスを，環境条件等に応じて選択する。まず，温度や湿度の環境情報を取得する。ここで，カブリの生じやすい環境であった場合にカブリ防止バイアスを設定し，そうでない場合に通常バイアスを設定する。カブリ防止バイアスを設定した場合は，それとともに背景部電位Ｖｂと，露光光量の調整を行う。【選択図】図２
2010072412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と，前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と，前記像担持体の静電潜像に非磁性１成分のトナーを付与する現像ローラと，前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加する電圧印加部とを有する非接触式現像方式の画像形成装置において，
温度および湿度の少なくとも一方を測定する環境センサを有し，
前記電圧印加部は，
前記現像ローラから前記像担持体へトナーを飛翔させる方向の電界を形成する現像電圧と，
前記像担持体から前記現像ローラへトナーを飛翔させる方向の電界を形成する回収電圧とを交互に繰り返して印加するものであるとともに，
前記現像電圧として，
前記像担持体の静電潜像の画像部における電界強度が，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分であり，かつ，前記像担持体の静電潜像の背景部における電界強度が，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するに至らない値を用いるカブリ防止モードと，
前記像担持体の静電潜像の画像部および背景部における電界強度がいずれも，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分である値を用いる通常モードとを使い分けるものであり，
前記環境センサの測定値が予め定めたカブリの生じやすい条件に該当する場合に，現像バイアスとしてカブリ防止モードを選択し，
上記以外の場合に，現像バイアスとして通常モードを選択し，
前記カブリ防止モードが設定されているときに，
前記像担持体の背景部電位を，通常モードにおける背景部電位よりも現像バイアスの現像電圧に近い値とし，
前記露光装置の露光光量を，通常モードにおける露光光量の値よりも大きくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において，
前記電圧印加部は，
カブリ防止モードでは，下記の式
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ≦  Ｖｐｕｍｐ
Ｖｍｉｎ    現像バイアスの現像側電圧
Ｖｉ        像担持体の画像部の電位
Ｖｂ        像担持体の背景部の電位
Ｖｐｕｍｐ  臨界飛翔電圧
を満たし，
通常モードでは，下記の式
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ
を満たすように現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項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，
現像されたトナー像の濃度を測定する濃度センサと，
前記電圧印加部を制御する制御部とを有し，
前記制御部は，
前記環境センサが取得した温度または湿度が低いほど，背景部における現像電圧を低く設定し，
設定した現像電圧に基づき，現像電圧毎に予め決められた上限以下の背景部電位を設定し，
設定した背景部電位が画像部電位から遠いほど露光光量を大きくするように，露光光量を設定し，
上記により設定した現像電圧と，前記濃度センサにより測定される濃度の値とから，
濃度が濃すぎる場合に，回収電圧の時間占有率を大きくし，もしくは回収電圧と画像部電位との差を大きくし，
濃度が薄すぎる場合に，回収電圧の時間占有率を小さくし，もしくは回収電圧と画像部電位との差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の画像形成装置において，
前記制御部は，
温度または湿度が変化した場合に，
現像バイアスと，背景部電位と，露光光量とを再度設定しなおすことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非磁性１成分トナーを用いる非接触式現像方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には，現像バイアスの調整によりカブリを抑制するカブリ防止モードを有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触式現像方式の画像形成装置では，現像ローラと像担持体との間に一定の間隔がある。このためトナーは，現像バイアスによりこの間隔を飛翔して現像ローラから像担持体に移動する。ここで，現像バイアスが交流成分を持つ場合には，トナーは現像ローラと像担持体との間を往復することになる。この往復過程を経て，トナーは最終的に像担持体の静電潜像の画像部上に付着するのである。
【０００３】
ところで，トナーの帯電性は摩擦等により変化する。新品時のトナーの帯電性はよい。このため新しいトナーは帯電しやすく，また帯電量のばらつきも小さい。現像装置内のトナーが新しければ，現像ローラ上のトナーの大部分は，適切な帯電量のトナー（以下，「正規帯電トナー」という）で占められることになる。しかしトナーが劣化してくると，帯電量の小さいトナー（以下，「低帯電トナー」という）が増えてくる。この低帯電トナーは，静電潜像の背景部の箇所に付着してしまうことがある。これがカブリとなって印刷物の品質を落とす原因となる。
【０００４】
また，トナーの劣化がさらに進むと，正規帯電トナーとは逆向きに帯電したトナー（以下，「逆帯電トナー」という）も発生する。逆帯電トナーは，一旦現像ローラから離脱すると，正規帯電トナーとは逆向きの力を受ける。このため，現像バイアスが交流成分を持つ場合には，逆帯電トナーの一部も像担持体に到達する。逆帯電トナーは，像担持体に付着する際には，画像部よりも背景部に付着しやすい。このため逆帯電トナーもカブリの原因となる。特に，一旦像担持体に付着した逆帯電トナーは，現像バイアスの現像側位相をもってしても，もはや像担持体から離脱することはない。逆帯電トナーの帯電量は一般に小さいものでしかないからである。
【０００５】
これに対して，現像バイアスの調整によりカブリを抑制することが考えられる。すなわち，現像バイアスを，劣化して正規帯電トナーでなくなったトナーが現像に寄与しないような値に調整するのである。そのような画像形成装置として例えば，特許文献１を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００６−３０１４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前記した従来の技術には，以下に説明する問題点があった。すなわち，現像バイアスの調整によりカブリを抑制するということは，劣化したトナーの現像装置からの排出をも抑制してしまうという一面を持つのである。このため，現像装置内に劣化トナーが蓄積されてしまう。このためやがて，カブリを抑えきれなくなったり，トナーが現像装置からこぼれ出るなどの事態となる。すなわち，カブリを抑制する現像バイアスを常に使い続けることは好ましくない。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術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，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを，ともに抑えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，像担持体と，前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と，前記像担持体の静電潜像に非磁性１成分のトナーを付与する現像ローラと，前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加する電圧印加部とを有する非接触式現像方式の画像形成装置において，温度および湿度の少なくとも一方を測定する環境センサを有し，前記電圧印加部は，前記現像ローラから前記像担持体へトナーを飛翔させる方向の電界を形成する現像電圧と，前記像担持体から前記現像ローラへトナーを飛翔させる方向の電界を形成する回収電圧とを交互に繰り返して印加するものであるとともに，前記現像電圧として，前記像担持体の静電潜像の画像部における電界強度が，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分であり，かつ，前記像担持体の静電潜像の背景部における電界強度が，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するに至らない値を用いるカブリ防止モードと，前記像担持体の静電潜像の画像部および背景部における電界強度がいずれも，トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分である値を用いる通常モードとを使い分けるものであり，前記環境センサの測定値が予め定めたカブリの生じやすい条件に該当する場合に，現像バイアスとしてカブリ防止モードを選択し，上記以外の場合に，現像バイアスとして通常モードを選択し，前記カブリ防止モードが設定されているときに，前記像担持体の背景部電位を，通常モードにおける背景部電位よりも現像バイアスの現像電圧に近い値とし，前記露光装置の露光光量を，通常モードにおける露光光量の値よりも大きくすることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる画像形成装置は，カブリ防止モードの適用により，劣化したトナーに起因するカブリの発生を抑制することができる。また，通常モードの適用により，劣化したトナーの現像装置内での蓄積を防止することができる。また，通常モードにおいてもカブリ防止モードにおいても，画像に縞模様の繰り返しであるハーフムラを生ずることがない。
【００１０】
上記に記載の画像形成装置において，前記電圧印加部は，カブリ防止モードでは，下記の式
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ≦  Ｖｐｕｍｐ
Ｖｍｉｎ    現像バイアスの現像側電圧
Ｖｉ        像担持体の画像部の電位
Ｖｂ        像担持体の背景部の電位
Ｖｐｕｍｐ  臨界飛翔電圧
を満たし，通常モードでは，下記の式
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ
を満たすように現像バイアスを印加してもよい。画像部においても背景部においてもトナーが飛翔する通常モードと，画像部においてはトナーが飛翔し，背景部においてはトナーが飛翔しないカブリ防止モードを使い分けることにより，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを，ともに抑えることができるからである。
【００１１】
上記に記載の画像形成装置において，現像されたトナー像の濃度を測定する濃度センサと，前記電圧印加部を制御する制御部とを有し，前記制御部は，前記環境センサが取得した温度または湿度が低いほど，背景部における現像電圧を低く設定し，設定した現像電圧に基づき，現像電圧毎に予め決められた上限以下の背景部電位を設定し，設定した背景部電位が画像部電位から遠いほど露光光量を大きくするように，露光光量を設定し，上記により設定した現像電圧と，前記濃度センサにより測定される濃度の値とから，濃度が濃すぎる場合に，回収電圧の時間占有率を大きくし，もしくは回収電圧と画像部電位との差を大きくし，濃度が薄すぎる場合に，回収電圧の時間占有率を小さくし，もしくは回収電圧と画像部電位との差を小さくするとなおよい。環境条件に適した現像バイアスを印加することができるからである。また，ハーフムラを抑制することもできる。
【００１２】
上記に記載の画像形成装置において，前記制御部は，温度または湿度が変化した場合に，現像バイアスと，背景部電位と，露光光量とを再度設定しなおしてもよい。環境の変化に応じてカブリを抑制することができるからである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とが，ともに抑えられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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，非磁性一成分の非接触式現像方式の画像形成装置について，本発明を具体化したものである。
【００１５】
［第１の形態］
以下に，第１の形態について説明する。本形態の画像形成装置は，環境センサにより測定した温度や湿度等の環境値により，カブリを抑制する現像バイアスと，通常の現像バイアスとの２種類のモードを使い分けるものである。つまり，本形態の画像形成装置は，カブリを生じやすい環境下にある場合に，カブリを抑制する現像バイアスを設定するカブリ防止モードを選択し，そうでない場合に，通常の現像バイアスを設定する通常モードを選択するものである。
【００１６】
［構成］
本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように構成されている。画像形成装置１００は，感光体１１０と，帯電装置１２０と，露光装置１３０と，現像ローラ１４０と，供給ローラ１４１と，規制ブレード１４２と，除電シート１４３と，転写器１５０と，定着器１６０と，クリーナ１７０と，トナー回収容器１７１と，バッファ１８０と，上流スクリュー１８１と，下流スクリュー１８２と，電圧印加部１９０と，環境センサ１０２と，総合制御部１０１とを有している。
【００１７】
感光体１１０は，円筒形状をしており，表面に静電潜像が書き込まれる像担持体である。帯電装置１２０は，感光体１１０の表面を一様に帯電させるためのものである。露光装置１３０は，一様に帯電した感光体１１０の表面に光を当て，静電潜像を形成するためのものである。現像ローラ１４０は，感光体１１０の静電潜像にトナーを付与するためのものである。本形態で用いられるトナーは，負帯電性のものである。
【００１８】
本形態の画像形成装置１００は，感光体１１０と現像ローラ１４０とが接触していない非接触式現像方式で現像を行うものである。このため現像ローラ１４０は，感光体１１０に接触しないように，わずかにオフセットして設置されている。また，感光体１１０と現像ローラ１４０との間には，現像バイアスが印加されるようになっている。この現像バイアスの印加を行うのが電圧印加部１９０である。感光体１１０と現像ローラ１４０との隙間はほぼ１３０［μｍ］程度の決まった値である。現像ローラ１４０の表面のトナーは，現像バイアスによりこの隙間を飛翔し，最終的に感光体１１０の表面に付着するようになっている。
【００１９】
電圧印加部１９０により印加される現像バイアスは，後述するように交流成分を含んでいる。すなわち，図２に示すような現像電圧と回収電圧とを反復する電圧である。さらに，図２の左側に示す通常モードと図２の右側に示すカブリ防止モードとの２種類がある。この２種類の現像バイアスの使い分けを電圧印加部１９０に対して指示するのが総合制御部１０１である。また，環境センサ１０２は，温度及び湿度を計測するためのセンサである。環境センサ１０２により計測された温度及び湿度の環境値は，総合制御部１０１へ送られることとなる。
【００２０】
供給ローラ１４１は，バッファ１８０の内部に収容されたトナーを現像ローラ１４０に供給するためのものである。供給ローラ１４１はまた，現像ローラ１４０へのトナーの供給とともに，現像ローラ１４０の表面から現像残トナーを回収する働きをも担う。このため供給ローラ１４１は，現像ローラ１４０とカウンター方向に回転するようになっている。また，供給ローラ１４１は，発泡性弾性部材でできている。
【００２１】
規制ブレード１４２は，現像ローラ１４０に供給されたトナーを帯電させるとともに，現像ローラ１４０上でのトナーの搬送量を規制するためのものである。バッファ１８０は，トナーを内部に収容するための容器である。また，上流スクリュー１８１および下流スクリュー１８２により，バッファ１８０の内部のトナーが循環するようになっている。また，現像後のトナーの回収性を向上させるために除電シート１４３を設けている。
【００２２】
転写器１５０は，感光体１１０の表面上に形成されたトナー像を紙に転写するためのものである。クリーナ１７０は，紙への転写後の感光体１１０の表面に残ったトナーを回収して，トナー回収容器１７１へ入れるためのものである。また，定着器１６０は，トナーが紙から剥離しないようにトナーを紙に定着させるためのものである。
【００２３】
本形態の画像形成装置１００は，前述したように温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードと通常モードの現像バイアスを使い分けるものである。つまり，カブリの生じやすい温度湿度条件のときにカブリ防止モードを適用し，そうでないときに通常モードを適用するものである。
【００２４】
そこで，温度や湿度等の環境値とカブリの発生のしやすさとの関係について説明する。図３は，温度湿度環境と，カブリとの関係を示すグラフである。また，Ｖｍｉｎは，後に詳しく述べる現像バイアスの現像電圧であり，Ｖｂは，感光体１１０の背景部の電位である（図２参照）。また，横軸は背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜であり，背景部の現像電界を形成する。縦軸はカブリΔＣ＊であり，カブリの代用値である色味である。図３において，どの背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜の値に対しても，低温低湿度環境（１０℃，１５％）のほうが高温高湿度環境（３０℃，８５％）に比べてカブリが生じやすくなっている。
【００２５】
よって，カブリの発生しやすい低温低湿度環境の下でカブリ防止モードを選択すればよい。そして，それ以外の場合に通常モードを選択すればよい。すなわち本形態の画像形成装置１００は，カブリの生じやすい場合にカブリ防止モードを選択することによりカブリを抑制し，それ以外の場合に通常モードを選択することにより現像装置内における劣化トナーの蓄積を回避することができるものである。
【００２６】
［現像バイアス］
ここで，交流成分を有する現像バイアスについて詳細に説明する。現像バイアスの１周期分を図２に示す。図２の左側に通常モードの現像バイアスの例を，右側にカブリ防止モードの現像バイアスの例を示す。図２において，横軸は時間であり，縦軸は電位である。さらに詳細には，縦軸の上方が現像側（マイナス）であり，下方が回収側（プラス）である。図２中の各記号の意味は，次の通りである。なお，本形態のＶｍｉｎは特許文献１のＶｍａｘに対応する。
Ｖｍｉｎ  現像電圧
Ｖｍａｘ  回収電圧
Ｖｂ      背景部電位
Ｖｉ      画像部電位
Ｖｄｃ    現像バイアスの直流成分
Ｆｒｑ    現像バイアスの周波数
Ｖａｖｅ  現像バイアスの時間平均
Ｄｕｔｙ  現像電圧Ｖｍｉｎの時間占有率
【００２７】
続いて，図２中の現像電圧Ｖｍｉｎが掛かっているときに現像ローラ１４０上のトナーに作用する力について説明する。現像ローラ１４０上のトナーは，クーロン力Ｆｅと，付着力Ｆａとを受ける。クーロン力Ｆｅは，現像電圧Ｖｍｉｎによる電界，すなわち現像電界Ｅによりトナーの電荷に対して作用する力である。クーロン力Ｆｅの大きさは，トナーの帯電量をｑとして，
Ｆｅ  ＝  ｑ・Ｅ    …………（１）
で表される。つまりクーロン力Ｆｅは，トナーの帯電量ｑに比例する。クーロン力Ｆｅの向きは，負に帯電しているトナーであれば，現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かう向きである。
【００２８】
トナーの付着力Ｆａは，鏡像力Ｆｉと機械的付着力Ｆｖとの和である。これらはいずれも，トナーの現像ローラ１４０からの離脱を阻止する向きの力である。機械的付着力Ｆｖの主要な成分はファンデルワールス力であり，他に液架橋力等がある。以下，付着力Ｆａを全付着力Ｆａという。
【００２９】
トナーが現像ローラ１４０に付着しているときの鏡像力Ｆｉは，
Ｆｉ  ＝  （ε―１）・ｑ２／｛４π・（ε＋１）・ε０・Ｄ２｝  ……（２）
ε    現像ローラの比誘電率
ε０  空気の誘電率
Ｄ    トナーの平均粒径
で表される。ここで，ε，ε０，Ｄは既知の定数である。よって，（２）式の右辺のうちｑ２の係数の部分
（ε―１）／｛４π・（ε＋１）・ε０・Ｄ２｝
も定数である。これを「ａ」で表すと（２）式は，
Ｆｉ  ＝  ａ・ｑ２      …………（３）
となる。つまり鏡像力Ｆｉは，トナーの帯電量ｑの２乗に比例する。鏡像力Ｆｉは，トナーと現像ローラ１４０との間の距離の２乗にほぼ比例して弱まる。つまり，トナーが現像ローラ１４０から一度離れてしまえば，この力は極めて弱い。
【００３０】
機械的付着力Ｆｖは実験的に測定することができる。本発明者らはこの測定に，ＫＯＮＩＣＡ  ＭＩＮＯＬＴＡ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＲＥＰＯＲＴ  ＶＯＬ．１（２００４）ｐ１５「トナー付着力と電界飛翔性の粒径依存性」に記載の測定装置を用いた。これは，振動子を振動させ，静電力で付着しているトナーに振動加速度を与えることにより，付着しているトナーが離脱するときの振動加速度を求める。この値から，Ｆｖを求めることができる。
【００３１】
測定の結果Ｆｖは，トナーや現像ローラ１４０の種類，環境等に左右されるが，５〜数十［ｎＮ］程度の範囲内であり，トナーの帯電量ｑに依存しないことが分かった。むろんＦｖは，現像電界Ｅにも依存しない。よって定数とみなせる。機械的付着力Ｆｖは，実質的にトナーが現像ローラ１４０に付着している場合にのみ働く。つまり，トナーが現像ローラ１４０から一度離れてしまえば，この力は事実上働かない。
【００３２】
以上より，現像ローラ１４０に付着しているトナーが現像電界Ｅを受けているときに受ける力の合力Ｆは，クーロン力Ｆｅから鏡像力Ｆｉおよび機械的付着力Ｆｖを差し引いたものであるから，
Ｆ＝−ａ・ｑ２＋Ｅ・ｑ−Ｆｖ  …………（４）
と，トナーの帯電量ｑの２次関数で表される。（４）式において，第１項が鏡像力Ｆｉ，第２項がクーロン力Ｆｅ，第３項が機械的付着力Ｆｖ，である。（４）式では，トナーが現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かう向きを正としている。
【００３３】
ここで，（２）式のところで登場したパラメータについて，
ε＞１
ε０＞０
Ｄ２＞０
なので，ａは正である。ゆえに，Ｆは上に凸の２次関数であり，ある帯電量ｑの値で最大値をとる。この，Ｆが最大となる帯電量ｑが，トナーが現像ローラ１４０から最も離脱しやすい帯電量である。
【００３４】
ここで，図４にトナーの帯電量ｑとトナーに働く各々の力との関係を示す。まず，図４の上段に，合力Ｆと，クーロン力Ｆｅと，鏡像力Ｆｉと，機械的付着力Ｆｖと，全付着力Ｆａとのグラフを示す。横軸はトナーの帯電量であり，縦軸はトナーに働く力である。縦軸において，上方が離脱側であり下方が付着側である。
【００３５】
図４を見ると，現像電界Ｅに依存しない力について，次のことが理解できる。
・機械的付着力Ｆｖ（破線）が負の一定値であること。
・鏡像力Ｆｉ（一点鎖線）が，帯電量と力とがともにゼロである原点を頂点として下に開く放物線状であること。
・このためこれらの合計である全付着力Ｆａ（細実線）が，鏡像力Ｆｉの放物線を下向きに平行移動した放物線であること。その移動量は機械的付着力Ｆｖの値に等しい。
【００３６】
現像電界Ｅに依存する力については，次のことが分かる。
・クーロン力Ｆｅ（二点鎖線）が，原点を通る左上がりの直線状であること。
・このため，すべての力の合計である合力Ｆ（太実線）が，下に開く放物線状であること。その頂点Ｔの位置は，全付着力Ｆａの頂点に比して左上に移動した位置である。また，合力Ｆの放物線は，全付着力Ｆａの頂点を通過している。
【００３７】
図４の上段におけるクーロン力Ｆｅおよび合力Ｆは，現像電界Ｅをある適当な値に設定したときのものである。ここにおける合力Ｆは，帯電量が負の側の一定の範囲で正の値となり，その両外側で負の値となっている。合力Ｆが正である範囲が，トナーが現像ローラ１４０から離脱して飛翔する帯電量の範囲である。合力Ｆが負である範囲が，トナーが現像ローラ１４０から離脱できない帯電量の範囲である。
【００３８】
図４の下段に，トナーの帯電分布を示す。その縦軸はバッファ１８０内のトナーの粒子数である。横軸はトナーの帯電量であり，上段の横軸と同じである。上段より導かれた，トナーが飛翔する帯電量の範囲（ハッチングの範囲）のトナーが，現像電界Ｅにより現像ローラ１４０から離脱して飛翔するのである。この範囲は，トナーの大多数が分布している帯電量の範囲とほぼ一致する。正規帯電トナーとされるトナーの帯電量の範囲も，ほぼこれと一致する。この範囲の両外側の帯電量のトナーは，現像電界Ｅを受けても現像ローラ１４０から離脱できずにそのまま付着し続けることになる。
【００３９】
ところで前述のように，クーロン力Ｆｅは現像電界Ｅに依存し，そのために合力Ｆも現像電界Ｅに影響される。図５は，現像電界Ｅを図４における現像電界より強くした場合のグラフである。図５を図４と比較すると，次の点が異なっており，それ以外は同じである。
・クーロン力Ｆｅ（二点鎖線）の傾斜が，より急峻になっていること。
・合力Ｆ（太実線）の放物線の頂点Ｔが，図４中の頂点Ｔよりさらに左上に移動した位置であること。
・これにより，合力Ｆが正である範囲，すなわち飛翔する範囲が，図４と比較して広くなっていること。主として左向きに広がっている。
【００４０】
図６は逆に，現像電界Ｅを図４における現像電界よりも弱くした場合のグラフである。図６を図４と比較すると，次の点が異なっており，それ以外は同じである。なお図６では，図４や図５における下段のグラフを省略している。
・クーロン力Ｆｅ（二点鎖線）の傾斜が，より緩やかになっていること。
・合力Ｆ（太実線）の放物線の頂点Ｔが，図４中の頂点Ｔより右下に移動した位置であること。この位置は，力がゼロである横線上にある。すなわち，この頂点位置においてすら，合力Ｆは正にならない。
・これにより，合力Ｆが正である範囲，すなわち飛翔する範囲の幅がゼロになっていること。すなわち，現像電界Ｅを弱めたことにより，飛翔できるトナーがほとんど存在しなくなっているのである。
【００４１】
図７は，現像電界Ｅを図６における現像電界よりもさらに弱くした場合のグラフである。図７を図６と比較すると，次の点が異なっており，それ以外は同じである。図７でも，図４や図５における下段のグラフを省略している。
・クーロン力Ｆｅ（二点鎖線）の傾斜が，さらに緩やかになっていること。
・合力Ｆ（太実線）の放物線の頂点Ｔが，図６中の頂点Ｔよりさらに右下に移動した位置であること。すなわち，この頂点位置においてすら，合力Ｆは負である。よって，飛翔できるトナーが全く存在しないのである。
【００４２】
図４から図７までを振り返ってみると，現像電界Ｅに関して，図４と図５が，トナーが飛翔する条件であり，図６と図７が，トナーが飛翔しない条件である。特に，図６の状態になるときの現像電界Ｅは，トナーが飛翔する条件と飛翔しない条件との境目の臨界的な現像電界である。以下，このときの現像電界を臨界飛翔電界Ｅｐｕｍｐといい，このときの感光体１１０と現像ローラ１４０との間の電圧を臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐという。感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔をｄとすると，臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐは，
Ｖｐｕｍｐ  ＝  Ｅｐｕｍｐ・ｄ  …………（５）
で表される。
【００４３】
ここで，臨界飛翔電界Ｅｐｕｍｐおよび臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを具体的に計算する。図６の状態では，現像電界Ｅが臨界飛翔電界Ｅｐｕｍｐなのであるから，（４）式より，
Ｆ  ＝  −ａ・ｑ２＋Ｅｐｕｍｐ・ｑ−Ｆｖ  …………（６）
となる。そして，図６中の頂点Ｔの帯電量（ｑｔとする）を持つトナーが受ける合力Ｆは，ゼロである。よって（６）式より，
０  ＝  −ａ・（ｑｔ）２＋Ｅｐｕｍｐ・（ｑｔ）−Ｆｖ
Ｅｐｕｍｐ  ＝  ａ・（ｑｔ）＋Ｆｖ／（ｑｔ）  …………（７）
となる。
【００４４】
一方，（６）式の右辺をｑで微分すると，図６中の頂点Ｔ（ｑ＝ｑｔ）においてはゼロであるから，
２ａ・（ｑｔ）  ＝  Ｅｐｕｍｐ          …………（８）
となる。（７）式および（８）式から，
（ｑｔ）２  ＝  Ｆｖ／ａ              …………（９）
となる。
【００４５】
ここで，（２）式のところで登場したパラメータについて，本形態の画像形成装置１００では，
ε  ＝  ３
ε０  ＝  ８．８５×１０−１２［Ｆ／ｍ］
Ｄ  ＝  ６［μｍ］
であった。これにより，（９）式中の「ａ」が決まる。さらに，段落［００３０］で説明した機械的付着力Ｆｖは１５［ｎＮ］であった。これによりｑｔを，
ｑｔ  ＝  １．１×１０−１４［Ｃ］
と計算できる。
【００４６】
これにより，（８）式を用いて，
Ｅｐｕｍｐ  ＝  ２．８［ＭＶ／ｍ］
と求められる。ここで間隔ｄを１３０［μｍ］とすれば，（５）式より，
Ｖｐｕｍｐ  ＝  ３６４［Ｖ］
となる。
【００４７】
ここで，本形態の画像形成装置１００について，上記の臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを跨いで現像電圧Ｖｍｉｎの値をふって，カブリの測定をした。本試験では，３６０［Ｖ］（ほぼ図６の条件に近い）と６５０［Ｖ］（図５の条件といえる）との２水準の現像電圧Ｖｍｉｎによる現像後の感光体１１０上のカブリを測定した。画像は全面背景部とした。カブリは，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によりＣ＊を測定することで評価した。トナーとしては，５％の印字率で２，５００枚印刷してある程度劣化が進んだシアントナーを用いた。
【００４８】
その結果，感光体１１０上のカブリの代用値である色味ΔＣ＊は，以下のとおりであった。
現像電圧Ｖｍｉｎ    色味ΔＣ＊
３６０［Ｖ］      ０．５２
６５０［Ｖ］      ２．３６
感光体１１０上のカブリの代用値である色味ΔＣ＊は，臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超えない現像電圧Ｖｍｉｎにより，臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超える現像電圧Ｖｍｉｎ，すなわち従来から多用されている条件より４〜５倍程度改善することが確認された。
【００４９】
現像電圧Ｖｍｉｎが臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超えているとカブリが発生する理由を説明する。カブリが問題となるのは背景部であるから，そもそも，感光体１１０の表面電位は，正規帯電トナーが付着しにくい電位となっている。しかしながら，現像電圧Ｖｍｉｎが臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超えていると現像ローラ１４０上の正規帯電トナーが現像電圧Ｖｍｉｎにより現像ローラ１４０から離脱する。離脱した正規帯電トナーは，感光体１１０にはほとんど付着しないものの，現像バイアスの交流成分により現像ローラ１４０と感光体１１０との間を往復する。このため，往復しているトナーの一部が現像ローラ１４０に衝突して，現像ローラ１４０上に付着している弱帯電トナーや逆帯電トナーといった劣化トナーをたたき出してしまう。
【００５０】
一旦たたき出された劣化トナーには，前述の通り付着力Ｆａがほとんど働かないので，現像バイアスのクーロン力Ｆｅにより往復することになる。こうした劣化トナーは，感光体１１０の背景部電位による斥力をほとんど受けないので，その一部が感光体１１０に付着してしまう。劣化トナーが一旦感光体１１０に付着すると，今度は劣化トナーと感光体１１０との間に付着力Ｆａが働く。そしてその後，正規帯電トナーによる感光体１１０上からのたたき出しはほとんど期待できない。こうしてカブリとなるのである。
【００５１】
逆に現像電圧Ｖｍｉｎが臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超えていない場合には，正規帯電トナーの離脱がないことにより，劣化トナーのたたき出しも起こらない。このため，カブリが生じないのである。
【００５２】
本形態の画像形成装置１００で使用する具体的な現像バイアスについて説明する。本形態で使用する現像バイアスには，先に述べたようにカブリ防止モードと通常モードとの２種類がある。通常モードは，従来から一般的に用いられているモードである。カブリ防止モードは，通常モードと比較して，劣化トナーによるカブリを抑制したモードである。反面，カブリ防止モードでは，劣化トナーがバッファ１８０から排出されずに蓄積していく傾向がある。
【００５３】
［カブリ防止モードの現像バイアス］
カブリ防止モードでは，トナーが画像部で飛翔し，背景部では飛翔しないように，図２右側の現像電圧Ｖｍｉｎが設定される。画像部でトナーを飛翔させるのは，そうでなければ画像形成ができないからである。一方背景部では，カブリの原因を極力排除するため，トナーの飛翔自体をさせないのである。
【００５４】
すなわち，前述の臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐに対して，画像部の有効現像電圧が臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを上回り，背景部の有効現像電圧が臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを超えないようになっていなければならない。すなわち，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ  …………（１０）
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ≦  Ｖｐｕｍｐ  …………（１１）
の両式が満たされなければならない。（１０）式の左辺が画像部の有効現像電圧であり，（１１）式の左辺が背景部の有効現像電圧である。
【００５５】
言い替えると，画像部における各力の関係が図４または図５の状態となり，背景部における各力の関係が図６または図７の状態となるようになっていなければならない。これにより，トナーが画像部で飛翔し，背景部では飛翔しない状況が実現される。
【００５６】
［通常モードの現像バイアス］
通常モードでは，トナーが画像部と背景部とのいずれでも飛翔するように，現像電圧Ｖｍｉｎが設定される。すなわち，前述の臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐに対して，画像部と背景部とのいずれでも有効現像電圧が臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐを上回るようにされる。つまり，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ  …………（１２）
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜  ＞  Ｖｐｕｍｐ  …………（１３）
となるように設定される。（１２）式は（１０）と同じである。ただし，（１３）式が成り立てば（１２）式も必ず成り立つ。（１２）式の左辺は，（１３）式の左辺より必ず大きいからである（図２左側参照）。このため実際には（１３）式だけ考えればよい。
【００５７】
すなわち通常モードは，画像部と背景部とのいずれでも，各力の関係が図４または図５の状態となるモードである。これにより，背景部である程度のカブリが発生する。図２左側に，通常モードの設定例を示す。
【００５８】
画像部においては，現像電界によりトナーが現像ローラ１４０から感光体１１０に向けて飛翔する。これはカブリ防止モードでも通常モードでも同様である。つまり，モードによらず（１０）式を満たす。背景部においては，通常モードではトナーが感光体１１０に飛翔し，カブリ防止モードでは飛翔しない。つまり，カブリ防止モードでは，（１１）式を満たし，通常モードでは，（１３）式を満たす。よって，どのような現像バイアスを選んでも，カブリ防止モードもしくは通常モードのいずれかに属することとなる。
【００５９】
［ハーフムラと背景部電位］
現像バイアスとして前述したカブリ防止モードと通常モードの使い分けを行えば，カブリを抑制しつつ，劣化トナーの蓄積を回避できる。しかしながら，カブリ防止モードを適用した場合には，画像にハーフムラを生じさせるおそれがある。ここで，ハーフムラとは，図８の上段に示すような縞模様の繰り返しであるムラのことをいう。ハーフムラが発生すると，いうまでもなく印刷物の品質は悪くなる。
【００６０】
ここで，背景部電位Ｖｂとハーフムラとの関係について説明する。図９は，背景部電位Ｖｂと，ハーフムラとの関係を示したものである。横軸は背景部電位Ｖｂであり，縦軸はハーフムラのランクである。ハーフムラのランクは１〜５の５段階で評価され，最もムラがないのがランク５であり，最もムラを生じているのがランク１である。
【００６１】
図９に示した条件において，背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜を３５０［Ｖ］とした状態で背景部電位Ｖｂを−４５０［Ｖ］とする条件が，最もハーフムラを生じやすい。つまり，背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜を小さい値としたとき，すなわちカブリ防止モードのときに，背景部電位Ｖｂをゼロ電位に近い値とするとハーフムラが生じやすい。このため，カブリ防止モードにおいては，背景部電位Ｖｂをさらに負側に変化させればよい。負に帯電しているトナーを，より背景部に付着しにくくするためである。一方，通常モードにおいては，背景部電位によらずハーフムラを生じにくい。よって，背景部電位を特に変更する必要はない。
【００６２】
［動作］
ここで，画像形成装置１００の動作について説明する。本形態の画像形成装置１００は，前述したように温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードまたは通常モードの現像バイアスを選択して画像形成を行うものである。そのためまず，現像バイアスとしてカブリ防止モードまたは通常モードを選択する。このとき行われる現像バイアスの設定方法について図１０のフローチャートにより説明する。
【００６３】
まず，環境センサ１０２から温度，湿度等の環境情報を取得する（Ｓ１）。次に，取得した温度，湿度等の環境値が，カブリを生じやすいものであるか否かを判断する（Ｓ２）。前述のように，低温低湿度環境の下においてはカブリ防止モードを適用し，それ以外の環境下においては通常モードを適用する。なお，このときの温度，湿度の閾値は，図３等との関係から予め定めておけばよい。よって，低温低湿度の場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）へ進み，そうでない場合は（Ｓ２：Ｎｏ）へ進む。
【００６４】
Ｓ２においてＮｏの場合は，通常モードの現像バイアスを設定する（Ｓ６）。通常モードの現像バイアスとは，静電潜像の画像部においても背景部においてもトナーが感光体１１０に向けて飛翔するような現像バイアスをいう。次に，通常モードにおける背景部電位Ｖｂの値を設定する（Ｓ７）。背景部電位Ｖｂとは，感光体１１０の表面の背景部の電位であり，帯電装置１２０により帯電された電位のままである。前述したように，通常モードはカブリ防止モードよりハーフムラを生じにくい。よって，カブリ防止モードに比べて背景部の電位を負側に大きくする必要はない（図２参照）。そこで，通常モードにおける背景部電位Ｖｂとして−４５０［Ｖ］を設定する。
【００６５】
続いて，通常モード用の露光光量を設定する（Ｓ８）。この露光工程は，一様に背景部電位Ｖｂとなった感光体１１０の表面に，画像部となる箇所に選択的に露光することにより，露光した箇所の電位を画像部電位Ｖｉとするものである。そこで，通常モードにおける露光光量として２８０［μＷ］を設定する。この露光光量により，図２左側の矢印Ａの分だけ画像部の電位は変化する。そのため露光箇所の画像部電位Ｖｉとなる。露光による電位の変化量｜Ｖｂ−Ｖｉ｜は，４００［Ｖ］である。なお，Ｓ７及びＳ８の処理を行う代わりに，当該フローチャートの初期に通常モード用の背景部電位および露光光量を設定するようにしてもよい。
【００６６】
一方，Ｓ２においてＹｅｓの場合，カブリを抑制するカブリ防止モードを設定する（Ｓ３）。次に，感光体１１０の背景部電位Ｖｂとしてカブリ防止モードにおける値を設定する（Ｓ４）。帯電装置１２０により帯電される感光体１１０の背景部電位Ｖｂを変更するのである。
【００６７】
この背景部電位Ｖｂの設定は，カブリ防止モードを適用することにより生じうる，ハーフムラを回避するために必要となるものである。そこで，ハーフムラが表れないようにするために背景部電位Ｖｂの値を通常モードより現像電圧Ｖｍｉｎ側に設定するのである（図２参照）。そこで，背景部電位Ｖｂとして−６５０［Ｖ］を設定する。この変更とともに，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜の値も変更されることとなる。
【００６８】
次に，露光光量をカブリ防止モードにおける値に設定する（Ｓ５）。前述のように，背景部電位Ｖｂは帯電装置１２０により感光体１１０の表面に一様に与えられた電位である。そして，一様な背景部電位Ｖｂとなっている感光体１１０の表面に，選択的に露光させた箇所が画像部電位Ｖｉに変化する。このため，露光光量を調整しないで背景部電位Ｖｂの値を変更すると，それに伴って画像部電位Ｖｉの値まで変化してしまう。つまり，背景部だけでなく画像部にもトナーが付着しにくくなるのである。そのため，細線がより細くなったり消失したりするおそれがある。ゆえに，Ｓ５において露光光量を調整するのである。
【００６９】
本形態では，露光光量として４６０［μＷ］を設定する。つまり，カブリ防止モードの露光光量を，通常モードにおける値よりも大きくするのである。この露光光量により，図２右側の矢印Ｂの分だけ画像部の電位は変化する。そのため露光箇所の画像部電位Ｖｉとなる。露光による電位の変化量｜Ｖｂ−Ｖｉ｜は，６００［Ｖ］である。この画像部電位Ｖｉは，通常モードにおける画像部電位Ｖｉとほぼ同程度である（図２参照）。これにより，カブリ防止モードを適用しても画像部におけるトナーの濃度に影響を及ぼさないようにすることができる。以上により，現像バイアスの設定が終了した。
【００７０】
そして，帯電装置１２０により，感光体１１０の表面を一様に帯電させる。このとき感光体１１０の表面の電位は，上記において設定したカブリ防止モードまたは通常モードにおける背景部電位Ｖｂである。次に，露光装置１３０により，感光体１１０の表面に静電潜像を形成する。この露光により，画像部に相当する箇所の電位が画像部電位Ｖｉとなる。次に，設定された現像バイアスにより現像する。
【００７１】
次に，転写器１５０により，感光体１１０の表面のトナーが紙に転写される。次に，トナーを転写された転写像が定着器１６０により定着される。一方，感光体１１０の表面に転写されずに残ったトナーは，クリーナ１７０により回収される。以上により，紙への印刷がなされる。
【００７２】
本形態の画像形成装置１００は，温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードと通常モードの現像バイアスを使い分けるものである。また，カブリの発生しやすい低温低湿度の場合にカブリ防止モードを選択し，それ以外の場合に通常モードを選択するものである。そして，カブリ防止モードを設定している間はカブリを抑制することができ，通常モードを設定している間は劣化トナーの蓄積を回避することができる。これにより，カブリを抑制しつつ，かつ，現像装置内に低帯電トナー及び逆帯電トナーが蓄積することを回避することのできる画像形成装置が実現されている。
【００７３】
ここで，本形態の画像形成装置１００の変形例について説明する。本形態では，低温低湿度環境においてカブリ防止モードの現像バイアスを適用し，その他の環境において通常モードの現像バイアスを適用するようにした。しかし，高温高湿度環境の場合に通常モードの現像バイアスを適用し，その他の環境においてカブリ防止モードの現像バイアスを適用するようにしてもよい。また，カブリ防止モードの現像バイアスを適用する温度湿度領域と，通常モードの現像バイアスを適用する温度湿度領域とを，温度と湿度の２つの変数により決定するようにしてもよい。そして，温度のみ，または湿度のみにより，カブリ防止モードの現像バイアスと通常モードの現像バイアスとを使い分けるようにすることもできる。
【００７４】
また，温度や湿度の条件以外にもカブリを生じやすい場合がある。例えば，厚紙や特殊紙に印刷する場合などである。また，それ以外にも画像品質の面からカブリを抑制したい場合がある。このため，このようにカブリを生じやすい場合や画像品質上カブリを抑制したい場合にカブリ防止モードを選択するようにしてもよい。カブリ防止モードを通常モードと併用すれば，同様の効果を奏することに変わりないからである。また，温度または湿度の環境値が変化した場合に，現像バイアスと，背景部電位と，露光光量とを，再度設定しなおすようにしてもよい。
【００７５】
以上，詳細に説明したように本形態の画像形成装置１００では，２種類の現像バイアス，すなわちカブリ防止モードと通常モードとを使い分けた。カブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制できるからである。カブリ防止モードは，カブリを抑制する代わりに低帯電トナー等が現像装置内に蓄積されやすい。一方，通常モードは，カブリを抑制する効果はないが，低帯電トナー等が適宜に感光体１１０に付着するため，現像装置内にトナーが蓄積されにくい。また，カブリ防止モードを適用した場合には，背景部電位Ｖｂを調整するとともに，露光光量も調整する。これにより，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを，抑制することのできる画像形成装置１００が実現されている。
【００７６】
なお，本実施の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，本形態で用いた現像バイアス，感光体１１０の表面の電位等の具体的な数値は別の値を用いてもよい。よって，カブリ防止モード用の背景部電位Ｖｂも別の値を用いてよい。また，露光光量もそれに伴った値にすることが好ましい。また，臨界飛翔電圧Ｖｐｕｍｐの値は例示であり，異なる条件の下では異なる値となるものである。
【００７７】
［第２の形態］
第２の形態について説明する。第１の形態の画像形成装置１００においては，温度や湿度等の環境値により，カブリ防止モードの現像バイアスと，通常モードの現像バイアスのいずれかを設定した。本形態の画像形成装置２００は，温度や湿度等の環境値と，濃度等のその他の情報を含めて最適な現像バイアスを決定するものである。そのため，カブリ防止モードに属する現像バイアスは１種類に限られない。すなわち，本形態の画像形成装置２００は，カブリ防止モードに属するいくつかの現像バイアスを使い分けるものである。
【００７８】
本形態の画像形成装置２００の機械的構成は，図１に示した第１の形態の画像形成装置１００とほぼ同様のものである。第１の形態の画像形成装置１００と異なる点は，感光体１１０上のトナーの量を測定する濃度センサ１０３を有することである。濃度センサ１０３は，感光体１１０上のトナーの付着量を測定するＩＤＣ（Ｉｍａｇｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサである。このため，濃度センサ１０３は，感光体１１０からみて現像ローラ１４０の下流であって，転写器１５０の上流の位置における感光体１１０の表面を測定するものである。また，濃度センサ１０３は，感光体１１０の画像部の濃度と，背景部のカブリとを測定するものである。そして，テストパターンを描画して，次の画像形成に反映するためのものである。その他の機械的構成は，画像形成装置１００と同様である。
【００７９】
本形態の総合制御部１０１は，図１１に示すように制御部メモリとバイアス設定部とを有している。制御部メモリは，メモリ１と，メモリ２と，テーブル１と，テーブル２と，テーブル３とを有している。メモリ１には，耐久枚数の情報が格納されたものである。耐久枚数は，経時的に変化するトナーの劣化状態の代用値である。メモリ２には，製造時に測定されたＤＳギャップが格納されたものである。
【００８０】
テーブル１は，温度及び湿度と，耐久枚数とから背景部における現像電界の電界強度を選択するためのものである。テーブル１は，低温低湿度，中温中湿度，高温高湿度の３つの温度湿度領域と，初期，前期，中期，後期の４つの耐久枚数とをかけあわせた，１２個の欄を有するテーブルである。テーブル１の例を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2010072412.tif 000003
【００８２】
表１には，１２個の欄のうち６個の欄に「通常」の文字が記載されている。これは通常モードにおける現像電界の電界強度の値が格納されていることを示している。そして，これらの６つの電界強度は同じ値である。すなわち，通常モードに属する１種類の現像電界の電界強度を，６とおりの場合に共通に適用するのである。一方，表１の残りの６つの欄には，「カブリ防止」の文字が記載されている。これはカブリ防止モードにおける現像電界の電界強度の値が格納されていることを示している。これらの６つの欄には，異なる６つの値が入っている。つまり，カブリ防止モードに属する６種類の現像電界の電界強度を，６とおりの場合に使い分けるのである。
【００８３】
また，前述したように，温度や湿度が低いほどカブリを生じやすい。このため，温度や湿度が低くなるとともに，背景部における現像電界の電界強度を小さくするのである。そして，背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜もそれにつれて小さくなる。一方，トナーの劣化によってもカブリは生じやすくなる。カブリの原因となる低帯電トナーや逆帯電トナーが増加するためである。よって，後期に近づくにつれて背景部における現像電界の電界強度を小さくする。そして，それにつれて背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜も小さくなる。
【００８４】
テーブル２は，温度及び湿度と，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜とから背景部電位Ｖｂを選択するためのものである。テーブル３は，温度及び湿度と，背景部電位Ｖｂとから露光光量を選択するためのものである。
【００８５】
ここで，本形態の画像形成装置２００の現像バイアスの設定方法について説明する。現像バイアスを決定するためのパラメータは，
現像電圧Ｖｍｉｎ
回収電圧Ｖｍａｘ
時間占有率Ｄｕｔｙ
の３つである。なお，周波数は固定するものとする（図２参照）。また，感光体１１０の電位は，前述したとおりハーフムラを生じないような背景部電位Ｖｂを設定する。画像部電位Ｖｉは固定するものとする（図２参照）。また，露光光量も適切な値を設定する。
【００８６】
よって，本形態の画像形成装置２００の現像バイアスは，以下に示す
有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜
背景部電位Ｖｂ
露光光量
回収電圧Ｖｍａｘまたは時間占有率Ｄｕｔｙ
の各値を定めることにより決定される。
【００８７】
背景部における有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜と背景部電位Ｖｂとを決定すれば，現像電圧Ｖｍｉｎが決定される。そして，後述するように回収電圧Ｖｍａｘまたは時間占有率Ｄｕｔｙを通常モードを基準に変更する。これにより，画像の濃度を制御することができる。
【００８８】
以下，現像バイアスを設定する手順を図１１により説明する。まず，環境センサ１０２から，温度と湿度の環境値を取得する。一方，メモリ１から耐久枚数を読み出す。次に，温度及び湿度の環境値と，耐久枚数とから，予め用意したテーブル１を基に背景部における現像電界の電界強度を選択する。つまり，表１の１２個の欄から，現像電界の電界強度の値を１つ選択するのである。
【００８９】
次に，メモリ２から感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔（ＤＳギャップ）を読み出す。ＤＳギャップは，製造時において±１０％程度ばらつく値である。よって，ＤＳギャップは，製造時に測定され，メモリ２に保存されたものである。続いて，テーブル１より選択した背景部における現像電界の電界強度と，ＤＳギャップとから，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜の値を計算する。なお，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜は，背景部における現像電界の電界強度と，ＤＳとの積である（（５）式参照）。
【００９０】
次に，温度及び湿度と，耐久枚数と，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜とから，テーブル２により背景部電位Ｖｂの値を選択する。このとき選択される背景部電位Ｖｂは，ハーフムラを生じさせないような値である。つまり，図９においてハーフムラのランク３以上となるよう値を選択するのである。これは現像電圧毎に定められた上限値以下の値である。そして，設定した現像電界の電界強度がカブリ防止モードに相当する場合，背景部電位Ｖｂは（１１）式をも満たすような値である。一方，通常モードに相当する場合は，背景部電位Ｖｂは（１３）式をも満たすような値である。
【００９１】
次に，温度及び湿度と，耐久枚数と，背景部電位Ｖｂとから，テーブル３により露光光量を選択する。このとき設定する露光光量は，設定する現像バイアスによらず画像部電位Ｖｉをほぼ一定値とするような値である（図２参照）。すなわち，背景部電位Ｖｂが，画像部電位Ｖｂから遠いほど露光光量を大きくするように設定するのである。
【００９２】
次に，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜と，背景部電位Ｖｂと，露光光量と，濃度センサ１０３から取得したトナー付着量とから，時間占有率Ｄｕｔｙまたは回収電圧Ｖｍａｘの値を決定する。画像の濃度を調整するためである。そこで，適正な画像の濃度を保つために，画像の濃度をある一定値以上，一定値以下の範囲に入るようにする。この上限の値よりも大きい場合に画像の濃度は濃すぎる場合となる。そして，下限の値よりも小さい場合に画像の濃度は薄すぎる場合となる。
【００９３】
濃度が濃い場合には，回収電圧の時間占有率を大きくする。もしくは，回収電圧Ｖｍａｘと画像部電位Ｖｉとの電位差｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜を大きくしてもよい。これにより，画像の濃度を適正な範囲におさめることができる。濃度が薄い場合には，回収電圧の時間占有率を小さくする。もしくは，回収電圧Ｖｍａｘと画像部電位Ｖｉとの電位差｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜を小さくしてもよい。これにより，画像の濃度を適正な範囲におさめることができる。以上の手順により，現像バイアスが決定される。
【００９４】
この後，設定された現像バイアスを用いて印字を行うことは第１の形態と同様である。また，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制することができる。環境条件に応じて現像バイアスを決定するため，カブリ防止モードと通常モードとを使い分けることに変わりないからである。
【００９５】
ここで，本形態の変形例について説明する。本形態において濃度センサ１０３は，現像バイアスのＤｕｔｙまたは回収電圧Ｖｍａｘの値を決定するために用いた。しかしながら，濃度センサ１０３はハーフムラを検出することもできる。つまり，ハーフムラが感光体１１０の上に生じた場合，図８の下段に示すように，出力電圧がムラの周期で変動する。そのため，この出力値の変動幅ΔＶを予め定めた一定値以下にすればよい。
【００９６】
図１２は濃度センサ１０３の出力値の変動幅ΔＶと，背景部電位Ｖｂとの関係を示したものである。横軸は背景部電位Ｖｂであり，縦軸は変動幅ΔＶである。ハーフムラのランクを３以上とするためには，変動幅ΔＶを０．５［Ｖ］以下とする必要がある。図１２より，ハーフムラのランク３以上を満足する感光体１１０の背景部電位Ｖｂは，−５５０［Ｖ］以下である。つまり，背景部電位Ｖｂとして，−５５０［Ｖ］以下を採用すればよい。そして，この背景部電位Ｖｂの変更を，温度や湿度の環境値の変化毎に行ってもよい。
【００９７】
また，温度や湿度の条件以外にもカブリを生じやすい場合がある。例えば，厚紙や特殊紙に印刷する場合などである。さらに，それ以外にも画像品質の面からカブリを抑制したい場合がある。このため，このようにカブリを生じやすい場合や画像品質上カブリを抑制したい場合にカブリ防止モードを選択するようにしてもよい。カブリ防止モードを通常モードと併用すれば，同様の効果を奏することに変わりないからである。
【００９８】
本形態では，温度や湿度等と，耐久枚数とから，現像電界を決定した。しかし，耐久枚数を考慮せずに現像電界を決定してもよい。そして，温度湿度環境のみから有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜を決定してもよい。また，有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜のみから，背景部電位Ｖｂを決定してもよい。同様に，背景部電位Ｖｂのみから，露光光量を決定してもよい。
【００９９】
また，温度または湿度の環境値が変化した場合に，現像バイアスと，背景部電位と，露光光量とを，再度設定しなおすようにしてもよい。また，環境値として温度及び湿度の２変数によるテーブルを用いたが，温度または湿度の１変数によるテーブルを用いてもよい。また，測定した温度や湿度の環境値を基に現像電圧，背景部電位，露光光量を決定するのであれば，テーブルとは別の手段を用いてもよい。そして，本形態では通常モードに属する現像バイアスを共通の１種類用いることとしたが，複数個用意して条件に応じて使い分けるようにしても構わない。
【０１００】
以上，詳細に説明したように本形態の画像形成装置２００は，環境値等の諸情報から使用環境に最適な現像バイアスを決定するものである。また，このような現像バイアスの設定により，カブリ防止モードに属する現像バイアスと通常モードに属する現像バイアスとを使い分けることとなる。よって，劣化したトナーに起因するカブリの発生と，劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制することのできる画像形成装置が実現されている。さらに，種々の条件に適う最適な現像バイアスにより画像形成を行うことができる。
【０１０１】
なお，本実施の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，本形態で用いた現像バイアス，感光体１１０の表面の電位等の具体的な数値は別の値を用いてもよい。よって，カブリ防止モード用の背景部電位Ｖｂも別の値を用いてよい。ただし，露光光量もそれに伴った値にすることが好ましい。
【０１０２】
また，中間転写ベルトのある画像形成装置において，濃度センサ１０３が，感光体１１０上ではなく，中間転写ベルト上のトナーの付着量を測定するように構成してもよい。また，耐久枚数やＤＳギャップの値を格納する場所はその他のメモリでもよい。総合制御部１０１により読み出すことができればよいからである。また，変動幅ΔＶを一定値以下とする閾値は他の値でもよい。
【０１０３】
また，ＤＳギャップの測定は，画像形成装置の製造後においてもすることができる。ＤＳギャップは，感光体１１０と現像ローラ１４０との間の放電により求めることができる。ここで，以下に示すパッシェンの法則
Ｖ＝ｆ（ρｄ）
ρ：ガス圧（本形態では大気圧）
ｄ：電極間距離
を用いる。放電開始電圧は，ガス圧と電極間距離の積の関数で表されるという法則である。電極間距離ｄは，ＤＳギャップに対応するものである。この測定を適当な頻度で行うことにより，現像バイアスのさらなる微調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１の形態の画像形成装置を説明する図である。
【図２】本発明の現像バイアスにおける通常モード（左側）とカブリ防止モード（右側）とを説明する図である。
【図３】温度湿度環境とカブリとの関係を説明するためのグラフである。
【図４】現像電圧を受けているトナーに働く力を説明する図（その１）である。
【図５】現像電圧を受けているトナーに働く力を説明する図（その２）である。
【図６】現像電圧を受けているトナーに働く力を説明する図（その３）である。
【図７】現像電圧を受けているトナーに働く力を説明する図（その４）である。
【図８】ハーフムラと濃度センサの出力値を説明するための図である。
【図９】背景部電位とハーフムラのランクとの関係を説明するためのグラフである。
【図１０】第１の形態におけるカブリ防止モードまたは通常モードの設定方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第２の形態における現像バイアスの設定方法を説明するためのブロック図である。
【図１２】背景部電位と濃度センサの出力値の変動幅との関係を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１００，２００…画像形成装置
１０１…総合制御部
１０２…環境センサ
１０３…濃度センサ
１１０…感光体
１４０…現像ローラ
１９０…電圧印加部
【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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