(57)【要約】【課題】ハイブリッド現像を採用する場合において、画像メモリの発生を確実に防止しつつ、所望の画像濃度を確保する。【解決手段】画像濃度調整制御において、トナー担持体４８上または静電潜像担持体１２上のトナー量を所定量Ｍにするための供給回収電界の実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍを求め、目標値Ｖｔｍが所定の基準値Ｓと比べて同じか又は回収電位差Ｖｓｂ側の値である場合、実効値Ｖｓｏを目標値Ｖｔｍに設定し、目標値Ｖｔｍが基準値Ｓよりも供給電位差Ｖｓａ側の値である場合、実効値Ｖｓｏを基準値Ｓに設定し、且つ、前記トナー量が所定量Ｍになるように供給回収電界の周波数を変更する。【選択図】図４
2010072403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して前記現像剤担持体に対向し且つ現像領域を介して前記静電潜像担持体に対向するように配置され、前記供給回収領域において前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間でトナーの供給と回収を行うための供給回収電界を形成する電界形成手段と、
該電界形成手段を制御する制御部と、を備え、
前記供給回収電界は、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量は、前記供給回収電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記制御部は、前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を所定量にするための前記実効値の目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が前記所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して前記現像剤担持体に対向し且つ現像領域を介して前記静電潜像担持体に対向するように配置され、前記供給回収領域において前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間でトナーの供給と回収を行うための供給回収電界を形成し、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へトナーを移動させるための現像電界を形成する電界形成手段と、
前記電界形成手段を制御する制御部と、を備え、
前記供給回収電界は、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量は、前記供給回収電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記現像電界は、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体上の静電潜像画像部へトナーを移動させる現像電位差と、前記静電潜像画像部から前記トナー担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へのトナーの供給量は、前記現像電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記制御部は、
前記トナー担持体上のトナー搬送量を調整する搬送量調整ステップと、該搬送量調整ステップの後に前記静電潜像担持体上のトナー付着量を調整する現像量調整ステップとにより、前記電界形成手段を制御し、
前記搬送量調整ステップでは、前記供給回収電界の電位差の実効値について前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を第１の所定量にするための目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が第１の所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更し、
前記現像量調整ステップでは、前記現像電界の電位差の実効値を、前記静電潜像担持体上の、又は該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量が第２の所定量になる値に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を現像剤担持体に担持させ、
前記現像剤担持体からトナー担持体にトナーを供給し、
前記トナー担持体から静電潜像担持体上の静電潜像画像部にトナーを移動させることで、静電潜像担持体上の静電潜像を顕在化させる画像形成方法であって、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される供給回収電界を、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に形成し、
前記供給回収電界の電位差の実効値を制御して、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量を調整することで画像濃度調整制御を行い、
該画像濃度調整制御において、前記トナー担持体上または前記静電潜像担持体上のトナー量を所定量にするための前記実効値の目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が前記所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更することを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を現像剤担持体に担持させ、
前記現像剤担持体からトナー担持体にトナーを供給し、
前記トナー担持体から静電潜像担持体上の静電潜像画像部にトナーを移動させることで、静電潜像担持体上の静電潜像を顕在化させる画像形成方法であって、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される供給回収電界を、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に形成し
前記トナー担持体から前記静電潜像担持体上の静電潜像画像部へトナーを移動させる現像電位差と、前記静電潜像画像部から前記トナー担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される現像電界を、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成し、
前記供給回収電界の電位差の実効値を制御して前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量を調整し、且つ、前記現像電界の電位差の実効値を制御して前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へのトナーの供給量を調整することで画像濃度調整制御を行い、
該画像濃度調整制御は、前記トナー担持体上のトナー搬送量を調整する搬送量調整ステップと、該搬送量調整ステップの後に前記静電潜像担持体上のトナー付着量を調整する現像量調整ステップとを有し、
前記搬送量調整ステップにおいて、前記供給回収電界の電位差の実効値について前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を第１の所定量にするための目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が第１の所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更し、
前記現像量調整ステップにおいて、前記現像電界の電位差の実効値を、前記静電潜像担持体上の、又は該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量が第２の所定量になる値に設定することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に関して、ハイブリッド現像と呼ばれる現像方式を採用する技術が提案されている（特許文献１参照）。ハイブリッド現像を採用した画像形成装置は、現像剤担持体（磁気ローラ）とトナー担持体（現像ローラ）とを備えた現像装置を有する。現像剤担持体の外周面には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤が保持され、現像剤担持体に保持された現像剤からトナーだけが選択的にトナー担持体の外周面に供給されて、このトナー担持体の外周面に保持されたトナーが、静電潜像担持体上の静電潜像の顕在化（現像）に利用される。
【０００３】
ハイブリッド現像では、現像剤担持体の外周面に保持された現像剤が、現像剤担持体の周囲に形成される磁力線に沿って配置される。このような状態で現像剤担持体の周囲に配置された現像剤は磁気ブラシと呼ばれる。現像剤担持体とトナー担持体との近接領域（供給回収領域）では、磁気ブラシの先端がトナー担持体の外周面に接触し、磁気ブラシを構成する現像剤のうちトナーだけが、現像剤担持体とトナー担持体との間に形成された電界により、トナー担持体の外周面へ移動する。トナー担持体の外周面に保持されたトナーの一部は、静電潜像担持体との近接領域（現像領域）において、トナー担持体と静電潜像担持体との間に形成された電界により静電潜像担持体の静電潜像画像部へ移動する。トナー担持体上の残りのトナーは、トナー担持体の回転により供給回収領域に搬送されると、磁気ブラシの先端により機械的に掻き取られ、トナー担持体の外周面から除去される。
【０００４】
現像剤担持体とトナー担持体には、交流成分を含むバイアスがそれぞれ印加される。これにより、現像剤担持体とトナー担持体との間には供給回収電界が形成され、トナー担持体と静電潜像担持体との間には現像電界が形成される。供給回収電界は、現像剤担持体上のトナーをトナー担持体へ供給する供給側の電位差と、トナー担持体上のトナーを現像剤担持体へ回収する回収側の電位差とが交互に繰り返されてなる電界である。一方、現像電界は、トナー担持体上のトナーを静電潜像担持体上の静電潜像画像部へ移動させる現像側の電位差と、静電潜像担持体上の静電潜像画像部からトナー担持体へトナーが回収される回収側の電位差とが交互に繰り返されてなる電界である。現像電界の周波数は、現像に悪影響が及ばない程度の大きさに設定され、供給回収電界の周波数は現像電界の周波数と同じ大きさとなる。
【０００５】
画像濃度の調整は、供給回収電界の電位差の実効値を制御することで現像剤担持体へのトナー供給量を調整したり、現像電界の電位差の実効値を制御することで感光体へのトナー供給量を調整したりすることにより行われる（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３０８６８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ハイブリッド現像は、トナーが受けるストレスが小さいこと、高品質の画像が得られること、トナーの飛散が少ないことなどの利点を有する。しかし、ハイブリッド現像には、画像メモリと呼ばれる現象が発生しやすい問題がある。画像メモリとは、印字画像の濃淡が反転した画像（反転画像）が直後の画像領域に出現する現象をいう。例えば、白紙部とベタ部が混在してなる印字画像の画像メモリが、全面ハーフトーン濃度の画像領域に発生する場合、白紙部であった部分の濃度が、ベタ部であった部分の濃度よりも高くなる。
【０００７】
ハイブリッド現像を採用する場合に画像メモリが発生する理由としては、現像剤担持体上の磁気ブラシによりトナー担持体上のトナーを十分に回収できず、トナー担持体上におけるトナー付着量のばらつきを解消できないことが考えられる。
【０００８】
トナー担持体から現像剤担持体へのトナー回収量を十分に確保するためには、供給回収電界の電位差の実効値を所定の上限値又は下限値よりも供給側の値にならないように制御することが考えられる。
【０００９】
しかし、上記のように供給回収電界の電位差の実効値について上限値又は下限値を設定すると、現像剤担持体からトナー担持体へのトナー供給量が十分に得られないことがあり、所望の画像濃度を確保できないことがある。
【００１０】
そこで、本発明は、ハイブリッド現像を採用する場合において、画像メモリの発生を確実に防止しつつ、所望の画像濃度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して前記現像剤担持体に対向し且つ現像領域を介して前記静電潜像担持体に対向するように配置され、前記供給回収領域において前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間でトナーの供給と回収を行うための供給回収電界を形成する電界形成手段と、
該電界形成手段を制御する制御部と、を備え、
前記供給回収電界は、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量は、前記供給回収電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記制御部は、前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を所定量にするための前記実効値の目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が前記所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更することを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の形態に係る画像形成装置は、
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して前記現像剤担持体に対向し且つ現像領域を介して前記静電潜像担持体に対向するように配置され、前記供給回収領域において前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間でトナーの供給と回収を行うための供給回収電界を形成し、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へトナーを移動させるための現像電界を形成する電界形成手段と、
前記電界形成手段を制御する制御部と、を備え、
前記供給回収電界は、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量は、前記供給回収電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記現像電界は、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体上の静電潜像画像部へトナーを移動させる現像電位差と、前記静電潜像画像部から前記トナー担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される交流電界であり、
前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へのトナーの供給量は、前記現像電界の電位差の実効値の制御により調整可能であり、
前記制御部は、
前記トナー担持体上のトナー搬送量を調整する搬送量調整ステップと、該搬送量調整ステップの後に前記静電潜像担持体上のトナー付着量を調整する現像量調整ステップとにより、前記電界形成手段を制御し、
前記搬送量調整ステップでは、前記供給回収電界の電位差の実効値について前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を第１の所定量にするための目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が第１の所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更し、
前記現像量調整ステップでは、前記現像電界の電位差の実効値を、前記静電潜像担持体上の、又は該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量が第２の所定量になる値に設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る画像形成方法は、
非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を現像剤担持体に担持させ、
前記現像剤担持体からトナー担持体にトナーを供給し、
前記トナー担持体から静電潜像担持体上の静電潜像画像部にトナーを移動させることで、静電潜像担持体上の静電潜像を顕在化させる画像形成方法であって、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される供給回収電界を、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に形成し、
前記供給回収電界の電位差の実効値を制御して、前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量を調整することで画像濃度調整制御を行い、
該画像濃度調整制御において、前記トナー担持体上または前記静電潜像担持体上のトナー量を所定量にするための前記実効値の目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が前記所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の形態に係る画像形成方法は、
非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を現像剤担持体に担持させ、
前記現像剤担持体からトナー担持体にトナーを供給し、
前記トナー担持体から静電潜像担持体上の静電潜像画像部にトナーを移動させることで、静電潜像担持体上の静電潜像を顕在化させる画像形成方法であって、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へトナーを供給する供給電位差と、前記トナー担持体から前記現像剤担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される供給回収電界を、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に形成し
前記トナー担持体から前記静電潜像担持体上の静電潜像画像部へトナーを移動させる現像電位差と、前記静電潜像画像部から前記トナー担持体へトナーを回収する回収電位差とが交互に繰り返される現像電界を、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成し、
前記供給回収電界の電位差の実効値を制御して前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナーの供給量を調整し、且つ、前記現像電界の電位差の実効値を制御して前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へのトナーの供給量を調整することで画像濃度調整制御を行い、
該画像濃度調整制御は、前記トナー担持体上のトナー搬送量を調整する搬送量調整ステップと、該搬送量調整ステップの後に前記静電潜像担持体上のトナー付着量を調整する現像量調整ステップとを有し、
前記搬送量調整ステップにおいて、前記供給回収電界の電位差の実効値について前記トナー担持体上の、前記静電潜像担持体上の、または該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量を第１の所定量にするための目標値を求め、該目標値が所定の基準値と比べて同じか又は前記回収電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記目標値に設定し、前記目標値が前記基準値よりも前記供給電位差側の値である場合、前記供給回収電界の電位差の実効値を前記基準値に設定し、且つ、前記トナー量が第１の所定量になるように前記供給回収電界の周波数を変更し、
前記現像量調整ステップにおいて、前記現像電界の電位差の実効値を、前記静電潜像担持体上の、又は該静電潜像担持体からトナー像が転写される被転写材上のトナー量が第２の所定量になる値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所謂ハイブリッド現像に関し、トナー担持体上、静電潜像担持体上、又は被転写材上のトナー量を所定量にするための、供給回収電界の電位差の実効値の目標値が、所定の基準値よりも供給側の値である場合、画像メモリの発生を防止するために供給回収電界の実効値が前記基準値に設定された上で、供給回収電界の周波数が変更されることで画像濃度が調整される。よって、画像メモリの発生を確実に防止しつつ、所望の画像濃度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００１７】
〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。
【００１８】
帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２でシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００１９】
このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。
【００２０】
〔２．現像装置〕
現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性トナーと第２の成分粒子である磁性キャリアを含む２成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング４２を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング４２の一部は削除してある。ハウジング４２は感光体１２に向けて開放された開口部４４を備えており、この開口部４４の近傍に形成された空間４６にトナー担持体である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップ５０を介して、回転可能に配置されている。
【００２１】
現像ローラ４８の背後には、別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤担持体である搬送ローラ５４が、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給回収ギャップ５６を介して配置されている。搬送ローラ５４は、磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０を有する。スリーブ６０の上方には、ハウジング４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に伸びる規制板６２が、所定の規制ギャップ６４を介して対向配置されている。
【００２２】
磁石体５８は、スリーブ６０の内面に対向し、搬送ローラ５４の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にある搬送ローラ５４の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６の近傍にある搬送ローラ５４の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、搬送ローラ５４の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、搬送ローラ５４の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３を含む。
【００２３】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤攪拌室６６が形成されている。攪拌室６６は、搬送ローラ５４の近傍に形成された前室６８と搬送ローラ５４から離れた後室７０を有する。前室６８には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室７０には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。図示するように、前室６８と後室７０は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室６８と後室７０の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室６８の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室７０へ送り込まれ、また後室７０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室６８に送り込まれるようにしてある。
【００２４】
このように構成された現像装置３４の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８とスリーブ６０はそれぞれ矢印７８，８０方向に回転する。前スクリュー７２は矢印８２方向に回転し、後スクリュー７４は矢印８４方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室６６に収容されている現像剤２は、前室６８と後室７０を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。キャリア４はトナー６に比べて相当大きいため、正極性に帯電したキャリア４の周囲に、負極性に帯電したトナー６が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００２５】
帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室６８を搬送される過程で搬送ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から搬送ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３の磁力によって、スリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域８６）で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップ６４を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８に搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の領域（供給領域）９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、キャリア４に付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給される。また、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の領域（回収領域）９２では、後に説明するように、現像に寄与することなく供給回収領域８８に送り戻された現像ローラ４８上のトナーが、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ６０に回収される。キャリア４は磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８に移動することはない。供給回収領域８８を通過した現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤２に混合される。
【００２６】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナー６は、現像ローラ４８の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８が対向する領域（現像領域）９６で、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の電位ＶＨが付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位ＶＬまで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位ＶＨを維持している。したがって、現像領域９６では、感光体１２と現像ローラ４８との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー６が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
【００２７】
このようにして現像剤２からトナー６が消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤２に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、ハウジング４２に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室７０の上方にはトナー補給部９８が設けてある。トナー補給部９８は、トナーを収容するための容器１００を有する。容器１００の底部には開口部１０２が形成されており、この開口部１０２に補給ローラ１０４が配置されている。補給ローラ１０４は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナーが後室７０に落下補給するようにしてある。
【００２８】
〔３．現像剤の材料〕
トナー、キャリア、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００２９】
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約３〜１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
【００３０】
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
【００３１】
〔バインダー樹脂〕
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が約５０〜７５℃の範囲であることが好ましい。
【００３２】
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることが好ましい。
【００３３】
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００３４】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００３５】
〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は９〜１００ｎｍであることが好ましい。
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５〜１００μｍが好ましい。
【００３６】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００３７】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００３８】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。
【００３９】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００４０】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００４１】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００４２】
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。
【００４３】
〔荷電粒子〕
キャリアの長寿命化を図るため、トナーとの摩擦接触によりトナーを正規の極性に帯電する荷電粒子（インプラント粒子）を、第３の成分として２成分現像剤に添加するようにしてもよい。荷電粒子が添加される場合、キャリアの表面に汚れ（スペント）が生じても、スペントに荷電粒子が打ち込まれることで、長期に亘って安定したトナーの荷電性が得られる。好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられ、具体的には、例えばチタン酸ストロンチウムが用いられる。
【００４４】
〔４．電界形成手段〕
【００４５】
本実施形態に係る電界形成手段の構成について説明する。なお、以下の実施形態は、トナーの正規帯電極性が負極性である場合について説明するが、トナーの正規帯電極性が正極性である場合も、電圧（電位差）の高低関係を逆転させることで同様に適用することができる。
【００４６】
搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に、トナーの供給と回収を行うための供給回収電界を形成し、現像ローラ４８と感光体１２との間に、搬送ローラ５４から感光体１２へトナーを移動させるための現像電界を形成するために、現像ローラ４８と搬送ローラ５４は電界形成装置１１０と電気的に接続されている。電界形成装置１１０は、画像形成装置１の任意の位置に設けられた制御部１８２により制御される。本実施形態において、電界形成装置１１０は、搬送ローラ５４に接続された交流電源１１２及び直流電源１１４と、現像ローラ４８に接続された交流電源１１６及び直流電源１１８とを備えている。ただし、本発明において、電界形成装置１１０の構成は特に限定されるものではない。
【００４７】
電界形成装置１１０により、例えば交流成分に直流成分が重畳されてなる現像バイアスＶｄが現像ローラ４８に印加され、例えば交流成分に直流成分が重畳されてなる供給バイアスＶｓが搬送ローラ５４に印加される。現像電界は、感光体１２上の静電潜像画像部の電位ＶＬまでと現像バイアスＶｄとの電位差（ＶＬ−Ｖｄ）からなる。現像電界は、現像バイアスＶｄを制御することにより制御される。供給回収電界は、現像バイアスＶｄと供給バイアスＶｓとの電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）からなる。供給回収電界は、現像バイアスＶｄ又は供給バイアスＶｓの少なくとも一方を制御することにより制御されるが、現像電界に影響を与えないようにする観点から、供給バイアスＶｓのみを制御することにより供給回収電界を制御することが好ましい。
【００４８】
図２は、供給回収電界、すなわち現像バイアスＶｄと供給バイスＶｓとの電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の波形を示す。
【００４９】
図２に示すように、供給回収電界は、電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏよりも高く搬送ローラ５４から現像ローラ４８へトナーを供給する供給電位差Ｖｓａと、実効値Ｖｓｏよりも低く現像ローラ４８から搬送ローラ５４へトナーを回収する回収電位差Ｖｓｂとが交互に繰り返される交流電界である。実効値Ｖｓｏは、電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の１周期当たりの積分値である。搬送ローラ５４から現像ローラ４８へのトナー供給量は、電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏの制御により調整可能である。実効値Ｖｓｏの変更は、電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の振幅、デューティ比等を変化させることにより可能である。
【００５０】
図３は、現像電界、すなわち感光体１２上の静電潜像画像部の電位ＶＬと現像バイアスＶｄとの電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の波形を示す。
【００５１】
図３に示すように、現像電界は、電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の実効値Ｖｄｏよりも高く現像ローラ４８から感光体１２上の静電潜像画像部へトナーを移動させる現像電位差Ｖｄａと、実効値Ｖｄｏよりも低く感光体１２上の静電潜像画像部から現像ローラ４８へトナーを回収する回収電位差Ｖｄｂとが交互に繰り返される交流電界である。実効値Ｖｄｏは、電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の１周期当たりの積分値である。現像ローラ４８から感光体１２へのトナー供給量は、電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の実効値Ｖｄｏの制御により調整可能である。実効値Ｖｄｏの変更は、電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の振幅、デューティ比等を変化させることにより可能である。
【００５２】
〔５．画像濃度調整制御〕
画像濃度の調整は、制御部１８２による現像バイアスＶｄ及び／又は供給バイアスＶｓの制御によって感光体１２上の静電潜像画像部へのトナー付着量が調整されることで行われる。以下、画像濃度調整制御について具体的に説明する。
【００５３】
〈第１の実施形態〉
図４と図５を参照しながら、第１の実施形態に係る画像濃度調整制御の処理の流れについて説明する。
【００５４】
図４に示すように、先ずステップＳ１において、感光体１２上のトナー付着量を所定量Ｍにするための、供給回収電界の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍが求められる。具体的には、先ず、現像電界が一定の波形の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）に維持された状態で、供給回収電界の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏが変化されながら感光体１２上に検出用画像（例えばソリッドパッチ画像）が複数形成される。このとき、供給回収電界の周波数は、一定の大きさ（例えば現像電界の周波数と同じ大きさ）に維持される。次に、感光体１２上に形成された複数の検出用画像部分のトナー付着量が例えば光学式センサにより検出される。最後に、トナー付着量が所定量Ｍであることが検出された検出用画像について、この画像が形成されたときの実効値Ｖｓｏが読み取られて目標値Ｖｔｍに設定される。
【００５５】
続くステップＳ２では、ステップＳ１で設定された目標値Ｖｔｍが、所定の基準値Ｓと比べて同じか又は回収電位差Ｖｓｂ側の値であるか否か、すなわち基準値Ｓ以下であるか否かが判断される（図５参照）。ここでいう基準値Ｓは、画像メモリの発生を防止するための目安となる実効値Ｖｓｏの上限値であり、温湿環境等の諸条件に応じて適宜設定される。すなわち、実効値Ｖｓｏが基準値Ｓ以下であれば、現像ローラ４８から搬送ローラ５４へのトナーの回収性能を十分に確保でき、画像メモリの発生を確実に防止することができる。
【００５６】
ステップＳ２において、図５（ａ）に示すように目標値Ｖｔｍが基準値Ｓ以下であると判断されると、ステップＳ３において実効値Ｖｓｏが目標値Ｖｔｍとなるように供給回収電界が形成されて、処理が終了する。この場合、実効値Ｖｓｏが基準値Ｓ以下となるため、画像メモリの発生を確実に防止でき、実効値Ｖｓｏが目標値Ｖｔｍとなるため、所望の画像濃度を得ることができる。
【００５７】
一方、ステップＳ２において、図５（ｂ）に示すように目標値Ｖｔｍが基準値Ｓよりも供給電位差Ｖａ側の値、すなわち基準値Ｓよりも大きいと判断されると、ステップＳ４において実効値Ｖｓｏが基準値Ｓとなるように供給回収電界が形成される。ここで、基準値Ｓは目標値Ｖｔｍよりも回収電位差Ｖｓｂ側の値であるため、実効値Ｖｓｏが基準値Ｓとなるように供給回収電界を形成するだけでは十分なトナー供給量が得られず、所望の画像濃度を確保することができない。そのため、続くステップＳ５では、感光体１２上のトナー付着量が所定量Ｍとなるように供給回収電界の周波数が変更されて、処理が終了する。具体的には、供給回収電界の周波数が所定の大きさ（例えば現像電界の周波数と同じ大きさ）から上昇されながら、周波数が変更される度に感光体１２上に検出用画像（例えばソリッドパッチ画像）が形成され、形成された検出用画像のトナー付着量が光学式センサで検出されて、検出されたトナー付着量が所定量Ｍになったときの供給回収電界の周波数が選択される。よって、この場合も、実効値Ｖｓｏを基準値Ｓとすることで画像メモリの発生を防止することができ、供給回収電界の周波数を変更することで所望の画像濃度を得ることができる。
【００５８】
以上のように、第１の実施形態では、供給回収電界を適宜制御することで、画像メモリの発生を防止しつつ、所望の画像濃度を確保することができる。また、現像電界の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）を一定の波形に維持しつつ供給回収電界のみを調整することで、画像濃度を簡易に調整することができる。
【００５９】
ただし、以上の第１の実施形態に係る画像濃度調整制御の構成には種々の変更を加えることが可能である。
【００６０】
例えば、上述のように感光体１２上のトナー付着量を所定量Ｍにするための構成に代えて、感光体１２上のトナー像が転写される被転写材（例えば中間転写ベルト又は記録シート３８）上のトナー付着量を所定量にするための構成、或いは、現像ローラ４８上のトナー搬送量を所定量にするための構成を採用してもよい。
【００６１】
また、ステップＳ１の処理について、上述のように検出用画像のトナー量を検出した後に該検出結果に基づき目標値Ｖｔｍを求める構成に代えて、予め記憶された計算式及び／又はテーブルに基づき目標値Ｖｔｍを算出するようにしてもよい。
【００６２】
〈第２の実施形態〉
図６を参照しながら、第２の実施形態に係る画像濃度調整制御の処理の流れについて説明する。
【００６３】
図６に示すように、第２の実施形態に係る画像濃度調整制御は、現像ローラ４８上のトナー搬送量を調整する搬送量調整ステップ（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）と、搬送量調整ステップの後に感光体１２上のトナー付着量を調整する現像量調整ステップ（ステップＳ２６〜ステップＳ２７）とを有する。
【００６４】
（搬送量調整ステップ）
搬送量調整ステップでは、感光体１２上のトナー付着量が第１の所定量Ｎ１となるように調整されることで、現像ローラ４８上のトナー搬送量が適量に調整される。搬送量調整ステップでは、現像電界が一定の波形の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）に維持された状態で、供給回収電界が適宜制御される。
【００６５】
具体的に説明すると、先ずステップＳ２１において、感光体１２上のトナー付着量を第１の所定量Ｎ１にするための、供給回収電界の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｎが求められる。具体的には、先ず、現像電界が一定の波形の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）に維持された状態で、供給回収電界の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）の実効値Ｖｓｏが変化されながら感光体１２上に検出用画像（例えばソリッドパッチ画像）が複数形成される。このとき、供給回収電界の周波数は、一定の大きさ（例えば現像電界の周波数と同じ大きさ）に維持される。次に、感光体１２上に形成された複数の検出用画像部分のトナー付着量が例えば光学式センサにより検出される。最後に、トナー付着量が第１の所定量Ｎ１であることが検出された検出用画像について、この画像が形成されたときの実効値Ｖｓｏが読み取られて目標値Ｖｔｎに設定される。第１の所定量Ｎ１は、現像ローラ４８上のトナー搬送量が所定量になる大きさに設定される。
【００６６】
続くステップＳ２２では、ステップＳ２１で設定された目標値Ｖｔｎが、第１の実施形態と同様の所定の基準値Ｓと比べて同じか又は回収電位差Ｖｓｂ側の値であるか否か、すなわち基準値Ｓ以下であるか否かが判断される。
【００６７】
ステップＳ２２において、目標値Ｖｔｎが基準値Ｓ以下であると判断されると、ステップＳ２３において実効値Ｖｓｏが目標値Ｖｔｎとなるように供給回収電界が形成されて、搬送量調整ステップの処理が終了する。
【００６８】
一方、ステップＳ２２において、目標値Ｖｔｎが基準値Ｓよりも供給電位差Ｖａ側の値、すなわち基準値Ｓよりも大きいと判断されるとステップＳ２４に進み、実効値Ｖｓｏが基準値Ｓとなるように供給回収電界が形成される。ここで、基準値Ｓは目標値Ｖｔｎよりも回収電位差Ｖｓｂ側の値であるため、実効値Ｖｓｏが基準値Ｓとなるように供給回収電界を形成するだけでは十分なトナー供給量が得られない。そのため、続くステップＳ２５では、感光体１２上のトナー付着量が第１の所定量Ｎ１となるように供給回収電界の周波数が変更されて、搬送量調整ステップの処理が終了する。具体的には、供給回収電界の周波数が所定の大きさ（例えば現像電界の周波数と同じ大きさ）から上昇されながら、周波数が変更される度に感光体１２上に検出用画像が形成され、形成された検出用画像のトナー付着量が光学式センサで検出されて、検出されたトナー付着量が第１の所定量Ｎ１になったときの供給回収電界の周波数が選択される。
【００６９】
（現像量調整ステップ）
上記の搬送量調整ステップが終了すると、引き続いて現像量調整ステップの処理が行われる。現像量調整ステップでは、感光体１２上のトナー付着量が、第１の所定量Ｎ１とは別の第２の所定量Ｎ２となるように調整されることで、現像に使用されるトナー量が調整される。本実施形態において、第２の所定量Ｎ２は、第１の所定量Ｎ１よりも大きな量に設定されるが、第１の所定量Ｎ１よりも小さな量であってもよい。現像量調整ステップでは、供給回収電界が一定の波形の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）に維持された状態で、現像電界が適宜制御される。
【００７０】
具体的に説明すると、先ずステップＳ２６において、感光体１２上のトナー付着量を第２の所定量Ｎ２にするための、現像電界の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の実効値Ｖｄｏの目標値Ｖｔｄが求められる。具体的には、先ず、供給回収電界が一定の波形の電位差（Ｖｄ−Ｖｓ）に維持された状態で、現像電界の電位差（ＶＬ−Ｖｄ）の実効値Ｖｄｏが変化されながら感光体１２上に検出用画像（例えばソリッドパッチ画像）が複数形成される。このとき、現像電界の周波数は、一定の大きさに維持される。次に、感光体１２上に形成された複数の検出用画像部分のトナー付着量が例えば光学式センサにより検出される。最後に、トナー付着量が第２の所定量Ｎ２であることが検出された検出用画像について、この画像が形成されたときの実効値Ｖｄｏが読み取られて目標値Ｖｔｄに設定される。
【００７１】
続くステップＳ２７では、実効値Ｖｄｏが目標値Ｖｔｄとなるように現像電界が形成されて、現像量調整ステップの処理が終了し、これにより、画像濃度調整制御が終了する。
【００７２】
第２の実施形態によれば、搬送量調整ステップにおいて現像ローラ４８上のトナー搬送量が適量となるように供給回収電界が制御された後に、現像量調整ステップにおいて感光体１２上のトナー付着量が適量となるように現像電界が制御される。このように段階的な制御が行われるため、画像濃度をより精度よく調整することができる。
【００７３】
ただし、以上の第２の実施形態に係る画像濃度調整制御の構成には種々の変更を加えることが可能である。
【００７４】
例えば、搬送量調整ステップにおいて、上述のように感光体１２上のトナー付着量を第１の所定量Ｎ１にするための構成に代えて、感光体１２上のトナー像が転写される被転写材（例えば中間転写ベルト又は記録シート３８）上のトナー付着量を所定量にするための構成、或いは、現像ローラ４８上のトナー搬送量を所定量にするための構成を採用してもよい。同様に、現像量調整ステップにおいて、上述のように感光体１２上のトナー付着量を第２の所定量Ｎ２にするための構成に代えて、感光体１２上のトナー像が転写される被転写材（例えば中間転写ベルト又は記録シート３８）上のトナー付着量を所定量にするための構成を採用してもよい。
【００７５】
また、ステップＳ２１の処理について、上述のように検出用画像のトナー量を検出した後に該検出結果に基づき目標値Ｖｔｎを求める構成に代えて、予め記憶された計算式及び／又はテーブルに基づき目標値Ｖｔｎを算出するようにしてもよい。同様に、ステップＳ２６の処理について、上述のように検出用画像のトナー量を検出した後に該検出結果に基づき目標値Ｖｔｄを求める構成に代えて、予め記憶された計算式及び／又はテーブルに基づき目標値Ｖｔｄを算出するようにしてもよい。
【００７６】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００７７】
〈試験１〉
上述の第１の実施形態に係る画像濃度調整制御の効果を確認するための試験を行った。
【００７８】
試験１では、従来と同様に供給回収電界の周波数を固定しつつ供給回収電界の実効値Ｖｓｏを制御することで画像濃度を調整する比較例１と、第１の実施形態と同様に実効値Ｖｓｏに上限を設けるとともに実効値が上限値である場合には供給回収電界の周波数を変更することで画像濃度を調整する実施例１を設定し、それら比較例１と実施例１について、画像濃度（感光体上のトナー付着量）と、画像メモリの発生の有無を確認した。
【００７９】
（比較例１）
表１に示すように、比較例１では、供給回収電界の周波数を３ｋＨｚに固定しつつ、供給回収電界の実効値Ｖｓｏを−１００Ｖ、−１２５Ｖ、−１５０Ｖ、−１７５Ｖと変化させたときの画像濃度（感光体上のトナー付着量）を透過濃度計（マクベスＴＤ−９０４）により測定し、併せて現像ローラ上のトナー搬送量を測定した。また、そのようにして実効値Ｖｓｏを異ならせた各条件について、画像メモリの有無を評価した。画像メモリの有無は、メモリ評価用チャート画像（ベタ画像部と白紙画像部が混在する画像）の印字後にハーフトーン画像を印字し、ハーフトーン画像に画像メモリが発生しているか否かを目視により確認した。画像メモリの評価は、画像メモリの発生が確認されなかったものを「○」、画像メモリが確認されたものを「×」で表した。
【００８０】
（実施例１）
実施例１では、供給回収電界の実効値Ｖｓｏの上限値(基準値Ｓ)を−１２５Ｖに設定し、画像濃度（感光体上のトナー付着量）を１．２にするための実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍが上限値（−１２５Ｖ）よりも大きい場合は供給回収電界の周波数を１．５ｋＨｚずつ上昇させるようにした。実施例１についても、比較例１と同様に、それぞれの場合について現像ローラ上のトナー搬送量の測定、画像濃度（感光体上のトナー付着量）の検出、及び画像メモリの有無の評価を行った。
【００８１】
比較例１と実施例１のいずれについても、上述の実施形態に係る画像形成装置を使用して試験を行った。現像剤としては、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製のｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用のキャリアとトナーを使用した。現像剤中のトナー濃度（現像剤全量に占めるトナーと外添剤の合計量の割合）は８％とした。
【００８２】
さらに、比較例１と実施例１に共通の設定として、感光体の線速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体の静電潜像非画像部の電位が−５５０Ｖ、感光体の静電潜像画像部の電位が−６０Ｖとなるようにした。現像ローラとしては、表面にアルマイト処理を施したアルミニウムローラを使用し、感光体と現像ローラとの最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。現像ローラには、振幅が１．４ｋＶである矩形波の現像バイアスＶｄを印加した。現像バイアスＶｄのデューティ比は５０％、現像バイアスＶｄの実効値Ｖｄｏは−１６０Ｖに設定した。現像ローラと搬送ローラとの最近接部のギャップは０．３ｍｍとし、搬送ローラ上の現像剤搬送量は２００ｇ／ｍ２となるようにした。
【００８３】
表１の試験結果を検討すると、比較例１では、画像濃度（感光体上のトナー付着量）が所望の１．２になるように実効値Ｖｓｏを−１５０Ｖに設定したときは画像メモリが発生し、逆に画像メモリが発生しないように実効値Ｖｓｏを−１２５Ｖ、−１００Ｖに設定すると所望の画像濃度（１．２）を確保できなかった。
【００８４】
これに対して、実施例１では、実効値Ｖｓｏを上限値（−１２５Ｖ）に設定し、供給回収電界の周波数を４．５ｋＨｚに上昇させたとき、所望の画像濃度（１．２）を確保しつつ、画像メモリの発生を回避できた。
【表１】
2010072403.tif 000003
【００８５】
〈試験２〉
上述の第２の実施形態に係る画像濃度調整制御の効果を確認するための試験を行った。
【００８６】
試験２では、試験１の実施例１の現像バイアスＶｄの条件を変更した比較例２と、上述の第２の実施形態と同様に供給バイアスＶｓの実効値Ｖｓｏに上限を設けるとともに実効値が上限値である場合には供給回収電界の周波数を変更し、さらに現像電界の実効値Ｖｄｏを変更することで画像濃度を調整する実施例２を設定し、それら比較例２と実施例２について、画像濃度（感光体上のトナー付着量）と、画像メモリの発生の有無を確認した。
【００８７】
（比較例２）
表２に示すように、比較例２では、上述の実施例１と同様、供給回収電界の実効値Ｖｓｏの上限値(基準値Ｓ)を−１２５Ｖに設定し、画像濃度（感光体上のトナー付着量）を１．２にするための実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍが上限値（−１２５Ｖ）よりも大きい場合は供給回収電界の周波数を１．５ｋＨｚずつ上昇させるようにした。また、比較例２では、実施例１と異なり、現像電界の実効値Ｖｄｏを−１３０Ｖに設定した。この条件において、現像ローラ上のトナー搬送量の測定、画像濃度（感光体上のトナー付着量）の検出、及び画像メモリの有無の評価を、試験１と同様に行った。
【００８８】
（実施例２）
実施例２では、搬送量調整ステップ（表２中のｓｔｅｐ１）と現像量調整ステップ（表２中のｓｔｅｐ２）が行われるようにした。搬送量調整ステップでは、現像電界の実効値Ｖｄｏを−８０Ｖ、供給回収電界の実効値Ｖｓｏの上限値(基準値Ｓ)を−１２５Ｖに設定し、画像濃度（感光体上のトナー付着量）を０．６にするための実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍが上限値（−１２５Ｖ）よりも大きい場合は供給回収電界の周波数を１．５ｋＨｚずつ上昇させることで、現像ローラ上のトナー搬送量が４ｇ／ｍ２に調整されるようにした。現像量調整ステップでは、供給回収電界の周波数と実効値Ｖｓｏを、画像濃度（感光体上のトナー付着量）が０．６になるときの大きさに固定し、現像電界の実効値Ｖｄｏを−８０Ｖから４０Ｖずつ低くなるように変更した。実施例２についても、現像ローラ上のトナー搬送量の測定、画像濃度（感光体上のトナー付着量）の検出、及び画像メモリの有無の評価を、試験１と同様に行った。
【００８９】
その他の実験条件は試験１と同様である。
【００９０】
表２の試験結果を検討すると、比較例２では、画像濃度（感光体上のトナー付着量）が所望の１．２になるように供給回収電界の周波数を６ｋＨｚにしたとき、画像メモリが発生した。これは、搬送ローラと現像ローラとの間でトナーの回収量が供給量に比べて少なくなったためだと考えられる。
【００９１】
これに対して、実施例２では、現像電界の実効値Ｖｄｏを−８０Ｖに固定した状態で現像ローラ上のトナー搬送量を調整した後に、現像電界の実効値Ｖｄｏを−１６０Ｖに補正して現像量を調整することで、所望の画像濃度（１．２）を確保しつつ、画像メモリの発生を防止することができた。
【表２】
2010072403.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成と本発明に係る現像装置の断面を示す図。
【図２】供給回収電界の電位差の波形を示すグラフ。
【図３】現像電界の電位差の波形を示すグラフ。
【図４】第１の実施形態に係る画像濃度調整制御の処理の流れを示すフローチャート。
【図５】供給回収電界の実効値Ｖｓｏの目標値Ｖｔｍと基準値Ｓとの関係を示すグラフ。
【図６】第２の実施形態に係る画像濃度調整制御の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９３】
１：画像形成装置、１２：感光体、１６：帯電ステーション、１８：露光ステーション、２０：現像ステーション、２２：転写ステーション、２４：クリーニングステーション、２６：帯電装置、２８：露光装置、３０：画像光、３２：通路、３４：現像装置、３６：転写装置、３８：シート、４０：クリーニング装置、４２：ハウジング、４４：開口部、４６：第２の空間、４８：現像ローラ、５０：現像ギャップ、５２：第２の空間、５４：搬送ローラ、５６：供給回収ギャップ、５８：磁石体、６０：スリーブ、６３：規制板、６４：規制ギャップ、６６：現像剤攪拌室、６８：前室、７０：後室、７２：前スクリュー、７４：後スクリュー、７６：隔壁、８６：規制領域、８８：供給回収領域、９０：供給領域、９２：回収領域、９４：放出領域、９６：現像領域、９８：トナー補給部、１００：容器、１０２：開口部、１０４：補給ローラ、１１０：電界形成装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010072403.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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