(57)【要約】【課題】補給後の現像装置内の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置を提供する。【解決手段】現像剤補給容器４から補給用の現像剤Ｔ１が補給される現像装置５が備える現像剤担持体３５と供給部材３６にバイアスを供給することで、供給部材側から現像剤担持体側に現像剤Ｔを移動させるバイアス制御装置２００は、現像剤補給容器から現像装置への補給用の現像剤Ｔ１の補給開始から所定期間ｔが経過するまで、現像剤補給容器からの補給用の現像剤Ｔ１と現像装置内で劣化した現像剤Ｔとにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段１００を有する。【選択図】図２
2014010340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤補給容器から現像剤が補給される現像装置が備える現像剤担持体と供給部材にバイアスを供給することで、前記供給部材と前記現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、供給部材側から現像剤担持体側へ現像剤を移動させるバイアス制御装置であって、
前記現像剤補給容器から前記現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、前記現像剤補給容器からの現像剤と前記現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段を有することを特徴とするバイアス制御装置。
【請求項２】
前記供給部材へ供給するバイアスは直流電圧であって、
前記制御手段は、変化前と比べて、現像剤の荷電極性とは逆側に電圧を変化させることを特徴する請求項１に記載のバイアス制御装置。
【請求項３】
前記供給部材へ供給するバイアスは、前記現像剤担持体に対して現像剤の荷電極性とは逆極性であることを特徴とする請求項１または２記載のバイアス制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、像担持体走行距離、中間転写体走行距離、現像剤担持体走行距離または印刷枚数の少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記供給部材へ供給するバイアスを変更する所定期間を決定することを特徴とする請求項１，２または３記載のバイアス制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記供給部材へ供給するバイアスの変更後、段階的に変更前のバイアスに戻すようにバイアスを変更することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のバイアス制御装置。
【請求項６】
現像剤補給容器から現像剤が補給されるとともに、現像剤担持体と、前記現像剤担持に現像剤を供給する供給部材とを備え、前記現像剤担持体と前記供給部材にバイアスが供給されることで、前記供給部材と前記現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、前記供給部材側から前記現像剤担持体側に現像剤を移動する現像装置において、
請求項１ないし５の何れか１項に記載のバイアス制御装置により前記供給部材へのバイアスが制御されることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
現像剤補給容器から現像剤が補給されるとともに、現像剤担持体と、前記現像剤担持に現像剤を供給する供給部材とを備え、前記現像剤担持体と前記供給部材にバイアスが供給されることで、前記供給部材と前記現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、前記供給部材側から前記現像剤担持体側に現像剤を移動する現像装置と、前記現像装置から現像剤を供給されることで、像担持体上に形成された潜像を現像して像を形成する画像形成装置において、
請求項１ないし５の何れか１項に記載のバイアス制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
現像剤補給容器から現像剤が補給されるとともに、現像剤担持体と、前記現像剤担持に現像剤を供給する供給部材とを備え、前記現像剤担持体と前記供給部材にバイアスが供給されることで、前記供給部材と前記現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、前記供給部材側から前記現像剤担持体側に現像剤を移動する現像装置と、前記現像装置から現像剤を供給されることで、像担持体上に形成された潜像を現像して像を形成する画像形成装置において、
前記現像装置として請求項６記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
少なくとも像担持体と、前記像担持体上に形成された潜像を現像剤で現像する現像装置を備えたプロセスカートリッを備えた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジとして請求項７記載のプロセスカートリッジを備えている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、プリンタ、ファクシミリ、複写機やそれら複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置で用いられる現像装置のバイアス制御装置及びこれを備えたプロセスカートリッジと画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における市場要求として、装置本体の小型化、低ランニングコストが高い。近年の動向として、現像部分、感光体部分を一体化したプロセスカートリッジが提案されている。ランニングコストを低減するためプロセスカートリッジの機能パーツの耐久性を向上し、ユーザーのプロセスカートリッジの交換頻度を少なくすることで、低ランニングコスト化が進んでいるが、これに伴いプロセスカートリッジ寿命分のトナーをプロセスカートリッジ内に収納するとプロセスカートリッジが大型化してしまい、しいては画像形成装置本体のサイズが大きくなってしまうという不具合があった。  
そこでプロセスカートリッジ内のトナーを少量化して画像形成装置本体から単独で交換可能にし、ユーザーはトナーのみを交換していく、現像剤収納容器となるトナーカートリッジ方式が提案され、装置本体の小型化、低ランニングコストの両立を図る技術として既に知られている。  
特許文献１には、トナー補給後に地汚れ及びトナーの無駄な消費を抑制する目的で、トナーが補給されてから所定期間が経過するまで、現像バイアスの交流成分の周波数及び振幅を切り替える構成が開示されている。
構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のプロセスカートリッジでは、プロセスカートリッジ内の現像剤は使い切りでプロセスカートリッジの交換と共に全量が交換されていたが、トナーカートリッジ交換の時は、現像装置に残留する、物理的、静電的ストレスを受けた現像剤とトナーカートリッジ内の新品の現像剤が混ざり合うことで、現像剤の帯電特性が著しく変動し、帯電性の低下した現像剤が、非印字部分に付着し、無駄に現像剤を消費してしまうだけでなく、帯電性が悪化した場合は非印字部の現像剤が視認されることで異常画像となる問題があった。  
特許文献１では、トナー補給後に現像バイアスを切り替え制御しているが、現像バイアスは画像濃度に影響を及ぼすので、画像濃度が変化しない範囲で現像バイアスを変化させねばならない制約があり、トナー補給後に地汚れ及びトナーの無駄な消費を抑制するという点では効果が小さく、十分な効果が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、画像濃度に影響を及ぼさずに、補給後の現像装置、特に現像剤担持体内上の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置及び画像成形装置を提供することを、その目的とする。
トナーを消費したり地汚れ画像を発生させることを回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る、現像剤補給容器から現像剤が補給される現像装置が備える現像剤担持体と供給部材にバイアスを供給することで、供給部材と現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、供給部材側から現像剤担持体側へ現像剤を移動させるバイアス制御装置は、現像剤補給容器から現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、現像剤補給容器からの現像剤と現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、現像剤補給容器から現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、現像剤補給容器からの現像剤と現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させるので、補給された荷電性の高い現像剤と、現像装置内に存在する劣化して荷電性の低い現像剤が混ざり合うことで生じる逆荷電トナーと正規荷電トナーとがクーロン力により結合した結合トナーにおける、正規荷電トナーは供給部材に強く引き寄せられるため現像剤担持体に移動しにくい。結合トナーにおける逆荷電トナーは現像剤担持体と供給部材とで構成される供給ニップでの現像剤担持体との摩擦荷電により正規荷電されるものが多い。正規荷電の極性に逆荷電トナーが荷電すると、それまで結合トナーの正規荷電トナーと逆荷電トナーの間に働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、もともと正規帯電していたトナーと逆荷電トナーから正規荷電トナーになったトナーとが現像剤担持体に付着して運ばれる。このため、補給後に現像装置内で異なる劣化状態の現像剤が混合されても、十分な現像剤の均一性を保持でき、無駄な現像剤の消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一形態を示す要部構成図。
【図２】プロセスカートリッジと本発明に係るバイアス制御装置の一形態を示す拡大図。
【図３】現像剤収納容器の別な形態を示す拡大図。
【図４】バイアス変更制御の第１の実施形態を示す特性図。
【図５】第１の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図６】バイアス変更制御の第２の実施形態を示す特性図。
【図７】第２の実施形態の制御内容を示すフローチャート。
【図８】第１、第２の実施形態による実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の特徴は、現像装置と現像剤収納容器を有する電子写真方式の画像形成装置において、現像装置への現像剤補給後の所定期間、供給部材へ供給するバイアスを、現像剤担持体に対して現像剤の正規荷電極性とは逆極性のバイアス（例えば現像剤担持体−２００Ｖ、供給部材−１００Ｖ）を印加する。このような時期にバイアス変更を行うと、供給部材と現像剤担持体との対向部に形成される供給ニップにおいて、結合トナーの正規荷電トナーは供給部材に強く引き寄せられるため現像剤担持体に移動しにくく、逆荷電トナーは供給ニップでの現像剤担持体との摩擦荷電により正規荷電されるものが多くなる。このため、正規荷電の極性に荷電すると、それまで結合トナーを構成する正規荷電トナーと逆荷電トナーの間に働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、現像剤担持体に付着して運ばれることが特徴となっている。
【０００９】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。最初に画像形成装置の全体構成と動作を説明し、そのあとにバイアス制御装置について説明する。  
図１は、本発明が適用されたタンデム型の画像形成装置の一形態を示す。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの非磁性で一成分の現像剤となるトナーを用いた電子写真方式のもので、フルカラー印刷が可能とされている。画像形成装置は、図示しない画像形成装置本体内に各色に対応したプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。各色に対応する構成は、基本的には同一構成であるので、図１では、１つの色に対応した構成に符号を付して説明し、他の色の説明や符号は省略する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した部材には（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の符号を付して区別している。
【００１０】
プロセスカートリッジ１０Ｋは、像担持体である感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電手段２、感光体ドラム表面に形成される潜像に、帯電した現像剤となるトナーＴを付着させることでトナー像を形成する現像装置５、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体となる無端状の中間転写ベルト１３へ転写するための第１の転写手段７、感光体ドラム１上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置１１が、感光体ドラム１の回転方向に順に配置されている。帯電手段２と現像装置５の間の感光体ドラム１上には、帯電手段２で一様に帯電処理された部分に潜像を形成するためのレーザ光線などの露光光３が図示しない露光装置から照射される。現像装置５の上部には、内部に非磁性で一成分の現像剤となるトナー（以下「補給トナー」Ｔ１と記す）を収容した現像剤収納容器となるトナーカートリッジ４が、現像装置５に対して着脱自在で交換可能に装着されている。本形態において、トナーカートリッジ４は、直接、現像装置５内に補給トナーＴ１を供給する構成としたが、画像形成装置本体内にトナーカートリッジ４と現像装置５とをつなぐ補給経路を設け、トナーカートリッジ４内の補給トナーＴ１をこの補給経路を介して現像装置５内に補給する構成であってもよく、トナーカートリッジ４と現像装置５とが一体型の形式に限定されるものではない。
【００１１】
タンデム型の電子写真方式では、主にブラック、マゼンタ、シアン、イエローといった単色のトナー像を各感光体ドラム１の表面にそれぞれ形成する。このような構成において、画像形成がネガポジ方式（露光部電位を低くしトナーを付着させる）で行われる場合、帯電手段２を構成する帯電ローラによって表面を一様に負に帯電された感光体ドラム１は、露光光３によって感光体ドラム表面に静電潜像を形成され、現像装置５によってトナーＴを感光体ドラム表面に付着させ、潜像をトナー像として可視化する。トナー像は、１次転写部を構成するローラ部材で構成され第１の転写手段７に１次転写バイアスが印加されることによって各感光体ドラムと対向配置されている中間転写ベルト１３に感光体ドラム１表面から転写される。各感光体ドラム１から中間転写ベルト１３に転写されなかった残トナー成分は、各クリーニング装置１１のクリーニングブレード１２によりそれぞれ感光体ドラム表面から除去される。
【００１２】
中間転写ベルト１３の表面に転写されたトナー像は、２次転写部を構成するローラ部材で構成された第２の転写手段８に２次転写バイアスが印加され、図示しない給紙トレイから搬送された記録材となる用紙Ｐへ転写される。転写後の残留トナー成分あるいは中間転写ベルト１３の表面に残存したトナーは、中間転写ベルト１３近傍に配置されたクリーニングユニット１６によって除去される。クリーニングユニット１６は、中間転写ベルト１３の移動方向に対してカウンタとなるように当接されたクリーニングブレード１４と、クリーニングブレード１４と対向するように配置された金属製のクリーニング対向ローラ１７と搬送コイル１８を備えている。このクリーニングユニット１６の構成により、クリーニングブレード１４により除去されたトナーは搬送コイル１８で搬送されて図示しない廃トナー収納部に収納される。用紙Ｐに転写されたトナー像は、定着装置９によって用紙Ｐ上に熱と圧力により溶着されて定着され、図示しない排紙口より装置外部へ排出される。
【００１３】
中間転写ベルト１３の近傍には、中間転写ベルト１３上に転写された現像装置５からのトナーの付着量及び各色のトナー像の位置を検出して画像濃度や位置あわせの調整に使用する正反射と拡散反射方式を組み合わせた表面状態検出手段となる濃度検出センサ１５が配置されている。
【００１４】
図２は、プロセスカートリッジ１０Ｋの周囲の構成と、バイアス制御装置２００の構成を示す。  
プロセスカートリッジ１０Ｋが備える現像装置５は、トナーカートリッジ４がその上部に連結するものである。トナーカートリッジ４内には、補給トナーＴ１の流動性を保つために攪拌部材となる攪拌パドル３０が配置されている。この攪拌パドル３０は、電源投入時、常に攪拌しておくことが好ましい。トナーカートリッジ４内には、スクリューあるいは搬送コイルなどで構成された搬送手段３２が配置されていて、現像装置５、あるいは画像形成装置のトナー補給経路との連結部にあたるトナー補給口３１（今後は現像容器に直接トナーを補給する構成で説明する）に向かって、トナーカートリッジ４内の補給トナーＴ１を搬送するように構成されている。搬送手段３２は、図示しない本体駆動部と図示しないクラッチなど公知の方法で連結、非連結可能とされていて、トナー補給動作を制御可能に構成されている。
【００１５】
トナーカートリッジ４から現像装置５へのトナー補給量は、本体駆動部の駆動時間により制御することが可能であり、例えば温湿度環境で補給トナーＴ１の流動性が変化することに対応させて本体駆動部の駆動時間を変化させるなどの制御も可能である。すなわち、本形態において補給トナーＴ１を補給する所定時間ｔはこの駆動時間からも求めることができる。
【００１６】
図３は、現像剤収納容器となるトナーカートリッジの別な形態を示す。図３に示すトナーカートリッジ４０はその内部にトナーＴが充填されている。トナーカートリッジ４０は、回転軸４３に固定された例えばＰＥＴフィルムなどからなる可撓性の材料で構成される攪拌部材としてのアジテータ４１と搬送手段４２を備え、アジテータ４１が回転することでトナーカートリッジ４０内の補給トナーＴ１の流動性を確保しつつも搬送手段４２の方向へトナーを供給するように構成されている。トナーカートリッジ４０内の補給トナーＴ１を使いきるため、トナーカートリッジ４０のケーシング４０１の下部４０１ａの形状は、アジテータ４１の先端が接触するとともに、その回転軌道に合うように円弧形状に構成している。搬送手段４２の下方に位置するケーシング４０１の下部４０１ａには現像装置５へ補給トナーＴ１を補給するためのトナー補給口３１が形成されている。
【００１７】
搬送手段４２は、スクリューあるいはコイルなどで形成された部材を画像形成装置本体に設置した後述する駆動源となる駆動モータＭ１により回転されることでトナーカートリッジ４０内の補給トナーＴ１を軸方向に送る周知のものである。搬送手段４２は、ピッチ径、大きさ、回転速度などで補給トナーＴ１の搬送量を制御可能である。
【００１８】
図２において、現像装置５は、その上部に配置されたトナーカートリッジ４から補給された補給トナーＴ１を長手方向全域に移送するためのスクリューなどのトナー輸送部材３７と、現像装置５内のトナーＴを主に攪拌する攪拌部材となるアジテータ３４、トナーＴを感光体ドラム１の表面１ａに搬送して供給する現像剤担持体である現像ローラ３５、及び現像ローラ３５にトナーＴを供給する供給部材である供給ローラ３６を備えている。供給ローラ３６は、現像ローラ３５と対向し、互いの周面が接触するように配置されていて、現像ローラ３５との間に供給ニップＮを形成している。現像ローラ３５は、金属性のローラの外周にゴム層が形成されていて、現像装置５のケーシングに回転自在に支持されている。供給ローラ３６は、金属性の芯金の外周にスポンジ材質を巻き付けて形成したものであり、現像装置５のケーシングに回転自在に支持されている。
【００１９】
供給ニップＮを介して供給ローラ３６から現像ローラ３５に移動されたトナーＴは、現像ローラ３５に表面に先端近傍が接触するように配置された規制部材としてのドクタブレード３８により現像ローラ３５の表面に付着するトナー層を均一化された後、感光体ドラム１の表面電位に応じた量のトナーＴが感光体ドラム１の表面に移動し、第１の転写手段７（図１参照）により中間転写ベルト１３に転写される。感光体ドラム１に移動したトナーで転写残として感光体ドラム表面上に残留したトナーは、クリーニング手段１１により除去された後、画像形成装置本体内に配置された図示しない廃トナーカートリッジに搬送されて回収される。
【００２０】
次にバイアス制御装置２００について説明する。本例ではブラックのトナーカートリッジ４から補給トナーＴ１が補給される現像装置５に対する制御形態を用いて説明するが、他の色の現像装置に対してもブラック場合と同様、バイアス制御装置２００によって制御される。
【００２１】
バイアス制御装置２００は、トナーカートリッジ４から補給トナーＴ１が補給される現像装置５が備える現像ローラ３５と供給ローラ３６にそれぞれバイアスを供給することで、供給ローラ３６と現像ローラ３５との間に形成される供給ニップＮで、供給ローラ３６側から現像ローラ３５側へトナーＴを移動させるためものである。
【００２２】
バイアス制御装置２００は、トナーカートリッジ４から現像装置５への補給トナーＴ１の補給開始時期となると、トナーカートリッジ４内の搬送手段３２を所定時間回転駆動するとともに、トナーカートリッジ４から現像装置５への補給トナーＴ１の補給開始から所定期間ｔが経過するまで、供給ローラ３６へのバイアス（以下「供給バイアス」と記す）を変化させる制御手段１００を有している。
【００２３】
制御手段１００は、周知のコンピュータで構成されていて、現像ローラ３５と供給ローラ３６に接続された電源６０，６１を制御して、現像ローラ３５に供給するバイアス（以下「現像バイアス」と記す）と供給ローラ３６に供給する供給バイアスを制御するものである。制御手段１００には、濃度検出センサ１５と搬送手段３２の図示しない駆動モータが信号線を介して接続されている。本形態において、制御手段１００には濃度検出センサ１５の検出信号が入力されるように構成されている。制御手段１００では、現像ローラ３５に対する現像バイアスを、濃度検出センサ１５の検出結果をフィートバックして決定する。制御手段１００は、供給ローラ３６への供給バイアスを、トナーカートリッジ４から現像装置５への補給トナーＴ１の補給開始前と補給開始後において変更する。本形態において、現像ローラ３５へ供給する現像バイアスと供給ローラ３６へ供給する供給バイアスは直流電圧であって、制御手段１００は、供給ローラ３６へのバイアス変化前と比べて、バイアス変化後にトナーＴの荷電極性とは逆側に電圧を変化させている。供給ローラ３６へ供給する供給バイアスは、現像ローラ３５に対してトナーＴの荷電極性とは逆極性としている。
【００２４】
本形態において、制御手段１００は、現像ローラ３５へは−２００Ｖの現像バイアスを印加し、供給ローラ３６に対しては、図４に示すように、トナー補給前は−１００Ｖの供給バイアスを印加し、トナー補給後の所定期間ｔ内においては＋１００Ｖの供給バイアスを印加するように電源６０，６１を制御する。
【００２５】
トナーカートリッジ４から現像装置５への補給トナーＴ１の補給時期は、供給ローラ３６に対する供給バイアスの切換えタイミングであり、制御手段１００には、この切換えタイミング情報が入力されるように構成されている。本形態では、切換えタイミング情報として印刷枚数を用いる。制御手段１００の図示しないメモリには、供給バイアスの切換えタイミングとなる印刷枚数情報（Ａ枚）が予め設定されている。この切換えタイミングは図示しない操作パネルを用いてユーザーあるいはサービススタッフにより変更可能としてもよい。本形態では、所定期間ｔの終了を印刷枚数情報（Ａ枚）＋２００枚としている。すなわち、所定範囲ｔは、Ａ枚≦所定範囲ｔ≦（Ａ枚）＋２００枚とされている。
【００２６】
このような構成のバイアス制御装置２００の制御内容の一形態を図５のフローチャートを用いて説明する。  
制御手段１００は、図５のステップＳ１において、トナー補給時期を印字パターンのドット数の積算値から決め、ステップＳ２に進む。
【００２７】
ステップＳ２では、搬送手段３２を回転して補給トナーＴ１のトナーカートリッジ４から現像装置５内への補給を開始してステップＳ３に進む。ステップＳ３では搬送手段３２の回転時間の計測を開始する。
【００２８】
ステップＳ４では既に供給ローラ３６へ印加している供給バイアスをΔ供給バイアスに変更してステップＳ５に進む。この形態では−１００Ｖ→＋１００Ｖへと変更する。ステップＳ５では、補給トナーＴ１の補給期間が所定時間ｔを経過したかを搬送手段３２の回転時間から判断し、Ａ枚＋２００枚に累積印刷枚数が到達している場合には、所定時間ｔを経過したものと判断してステップ６に進む。
【００２９】
ステップＳ６では、搬送手段３２の回転を停止して補給トナーＴ１の補給を終了し、ステップＳ７に進んで供給ローラ３６への供給バイアスを元に戻す。つまり、一旦＋１００Ｖにした供給バイアスを−１００Ｖへと戻してこの制御を終える。なお、本形態では、トナー補給期間よりも供給バイアス変更時間を長く設定している。つまり、トナー補給の終了後、補給トナーＴ１の荷電性が低下してきた頃に供給バイアスを戻すように制御する。
【００３０】
本形態において、供給ローラ３６への変更後の供給バイアスをΔ供給バイアスとすると、これは式１で表されるものである。
【００３１】
Δ供給バイアス＝供給バイアス−現像バイアス・・式１  
また、Δバイアスを−１００Ｖ→＋１００Ｖへと変更したタイミングで、図１の濃度検出センサ１５からの出力を用い、制御手段１００は、濃度制御を行うことが好ましい。
【００３２】
従来の構成において、供給ローラ３６には、現像ローラ３５に対してトナーの正規極性側のバイアスを印加する（例えば現像ローラに−２００Ｖを印加している場合に供給ローラに−３００Ｖを印加する）。このため、現像装置５内のトナーＴは画像形成を繰り返し行うとトナーが劣化し荷電性が低下していく。現像装置５内のトナー量が減少していくと、トナーカートリッジ４から補給トナーＴ１を現像装置５内に補給している。補給される補給トナーＴ１は未使用であるため荷電性が高い。
【００３３】
このようにして荷電性の高いトナーＴ１と荷電性の低いトナーＴとが混ざり合うと、荷電性の低いトナー（トナー）Ｔは荷電性の高いトナー（補給トナー）Ｔ１に電荷を奪われ、正規荷電極性とは逆極性に荷電してしまう（これを逆荷電トナーと呼ぶ）。逆荷電トナーは、正規荷電トナーとクーロン力により結合した状態となり易い（これを結合トナーと呼ぶ）。この逆荷電トナーには、供給ローラ３６と現像ローラ３５が接触する供給ニップＮの電界で供給ローラ３６に引き寄せられる側にクーロン力が働くのだが、荷電量の絶対値がそれほど高くないため供給ローラ３６側には保持されない。また、逆荷電トナーは供給ニップＮに入り込んで現像ローラ３５と摩擦して正規帯電する機会が得られる前に、供給ニップＮの入り口で正規荷電トナーが強いクーロン力で現像ローラ３５に引き寄せられてこのトナーと同時に現像ローラ３５に移動する。つまり、逆極性トナーは逆極性のまま現像ローラ３５に移動する。その後結合トナーはドクタブレード３８により現像ローラ３５と摩擦し正規荷電側に荷電されるのだが、依然として逆極性のまま現像ニップ（現像ローラ３５と感光体ドラム１が接触する現像ニップ）に運ばれるトナーが存在する。現像ニップにおいて、本来なら現像ローラ３６上のトナーが現像しない感光体ドラム１上の地肌部において、この逆荷電トナーが感光体ドラム１に付着してしまい、無駄なトナーを消費し、地汚れとなって画像に現れてしまう場合もある。
【００３４】
しかし、本形態のように供給ローラ３６に対する供給バイアスを、補給トナーＴ１の補給前と補給後で変更する。具体的にはトナー補給動作開始後から所定期間ｔの間、供給ローラ３６への供給バイアスを現像ローラ３５に対してトナーの正規荷電極性とは逆極性のバイアスを印加する。すると、供給ニップＮにおいて、補給トナーＴ１とトナーＴとが結合した結合トナーのうち、正規荷電トナーとなる補給トナーＴ１は、供給ローラ３６に強く引き寄せられるため現像ローラ３５に移動しにくい。
【００３５】
しかし、結合トナーのうち、劣化か進んで逆荷電トナーとなるトナーＴは供給ニップＮでの現像ローラ３５との摩擦荷電により正規荷電されるものが多い。正規荷電の極性に荷電すると、それまで結合トナーに働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、もともと正規帯電していたトナーと逆荷電トナーから正規荷電トナーになったトナーとが現像ローラ３５に付着して運ばれる。つまり、結合トナーが供給ローラ３６に引き付けられるため、逆帯電トナーが現像ローラ３５と接触する機会が増えて正規帯電されやすくなり、逆帯電トナーがその荷電極性のまま、現像ローラ３５に供給されにくくなる。
【００３６】
そしてドクタブレード３８に到達し現像ローラ３５との摩擦により更に正規荷電される。よって、感光体ドラム１の地肌部へは移動せず、無駄なトナーの消費や地汚れ画像を防止することができる。
【００３７】
図６、図７は、本形態に係るバイアス制御装置２００の第２の実施形態を示す。第１の実施形態では、供給ローラ３６に対する供給バイアスを補給トナーＴ１開始から所定期間ｔ内において一度だけ変更したが、本形態では、補給トナーＴ１開始から所定期間ｔ内において供給ローラ３６へ供給する供給バイアスを段階的に変更し、最終的には変更前のバイアスに戻すように制御手段１００で制御することが特徴となっている。第１の実施形態と第２の実施形態において、制御手段１００の構成をメモリに記憶されている処理内容が異なる以外は同一構成であるので、図２の構成を利用して説明する。
【００３８】
本形態において、制御手段１００は、現像ローラ３５へは−２００Ｖの現在バイアスを印加し、供給ローラ３６に対しては、図６に示すように、トナー補給前は−１００Ｖの供給バイアスを印加し、トナー補給後（トナー補給開始後）においては、所定期間ｔ内において最初に＋１００Ｖへと供給バイアスを変更し、その後に＋４０Ｖ、−３０Ｖ、−１００Ｖと段階手は供給バイアスを変更して印加するように電源６０，６１を制御する。図６において、所定範囲ｔは、Ａ枚≦所定範囲ｔ≦（Ａ枚）＋３００枚としている。この所定範囲ｔのうち、印刷枚数がＡ枚となると、すなわちトナー補給開始時には−１００Ｖから＋１００へと一気に供給バイアスを変更し、第１の所定期間となる（Ａ枚）＋１００枚となると＋４０Ｖへと供給バイアスを変更し、第２の所定期間となる（Ａ枚）＋２００枚となると−３０Ｖへと供給バイアスを変更し、第３の所定期間（Ａ枚）＋３００枚となると、すなわち所定期間ｔの終了時には変更前の−１００Ｖへと供給バイアスを変更するように供給ローラ３６に印加する供給バイアスを制御する。
【００３９】
このような構成のバイアス制御装置２００の段階的な制御内容の一形態を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
制御手段１００は、図７のステップＳ１１において、トナー補給時期を印字パターンのドット数の積算値から決めてステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、搬送手段３２を回転して補給トナーＴ１のトナーカートリッジ４から現像装置５内への補給を開始してステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では搬送手段３２の回転時間の計測を開始する。
【００４１】
ステップＳ１４では既に供給ローラ３６へ印加している供給バイアスを変更してステップＳ１５に進む。この形態では−１００Ｖ→＋１００Ｖへと供給バイアスを変更する。ステップＳ５では、補給トナーＴ１の開始から第１の所定期間ｔ１経過したか否かを実印刷枚数から判断し、Ａ枚＋１００枚に実印刷枚数が到達している場合には、第１の所定期間ｔ１を経過したものと判断してステップ１６に進む。
【００４２】
ステップＳ１６では、供給ローラ３６へ印加している供給バイアスを一段階戻すように変更してステップＳ１７に進む。ここでは、＋１００Ｖ→＋４０Ｖへと供給バイアスを変更する。
【００４３】
ステップＳ１７では、補給トナーＴ１の開始から第２の所定期間ｔ２経過したか否かを実印刷枚数から判断し、Ａ枚＋２００枚に実印刷枚数が到達している場合には、第２の所定期間ｔ２を経過したものと判断してステップ１８に進む。
【００４４】
ステップＳ１８では、供給ローラ３６へ印加している供給バイアスをさらに一段階（２段階）戻すように変更してステップＳ１９に進む。ここでは、＋４０Ｖ→−３０Ｖへと供給バイアスを変更する。
【００４５】
ステップＳ１９では、補給トナーＴ１の開始から第３の所定期間ｔ３経過したか否かを実印刷枚数から判断し、Ａ枚＋３００枚に実印刷枚数が到達している場合には、第３の所定期間ｔ３を経過したものと判断してステップ２０に進む。
【００４６】
ステップＳ２０では、搬送手段３２の回転を停止して補給トナーＴ１の補給を終了し、ステップＳ２１に進んで供給ローラ３６への供給バイアスを元に戻す。つまり、ここでは、−３０Ｖ→−１００Ｖと供給バイアスを変更し、トナー補給前のバイアス値へと供給バイアスを戻す。なお、本形態においても、トナー補給期間よりも供給バイアス変更時間を長く設定している。つまり、トナー補給の終了後、補給トナーＴ１の荷電性が低下してきた頃に供給バイアスを戻すように制御する。
【００４７】
このようにトナー補給後における供給ローラ３６に対する供給バイアスを段階的に変更すること、一度に変更前の供給バイアスに戻すよりも、画像濃度が安定することになる。また、供給バイアスを−＋３０Ｖ→＋１００Ｖへと変更したタイミングで、図１の濃度検出センサ１５からの出力を用い、制御手段１００は、濃度制御を行うことが好ましい。
【００４８】
図８は、上記２つの実施形態と比較例（従来例）の条件と地汚れの測定結果を示す。  
＜実験方法＞
現像装置および画像形成装置は（株）リコー製ＩＰＳｉＯ  ＳＰ  Ｃ３１０を改造して用いた。
【００４９】
トナーはマイナス極性に帯電するものを用いた。  
この実験では、印字率１％チャートを１ＪＯＢあたり１枚で出力する。各現像装置内のトナーが１０％減ったときの印刷枚数をＡ枚とした。Ａ枚印刷後に補給トナーを現像装置へ１０％補給した。その直後に濃度制御を行い、１０枚印字し、その時点の地汚れを測定した。地汚れの測定方法は以下の通りである。
【００５０】
白紙を印刷中の感光体ドラム上のトナーをブッカーテープで剥離し、それを白紙に貼り付けたもののテープのＬ*値を測定することで、地汚れを評価した。なお、この実験ではＬ＊>９０を許容レベルとした。
＜実験結果＞
実施例１と比較例１を観てみると、ここでは供給ローラ３６に対する供給バイアスをＡ枚印刷後、つまり補給トナーの開始後に−１００Ｖに変更した方が、地汚れの評価が良好である。
【００５１】
また、実施例１と実施例２を観てみると、補給トナー開始後に供給ローラ３６への供給バイアスを変更する場合、実施例２に示すように、段階的に変更する方が地汚れの評価が良好である。
【００５２】
このように現像装置５内に対する補給トナーＴ１の補給開始後に、供給ローラ３６に対する供給バイアスを変更すると、変更しない場合に比べて地汚れは少なく、補給トナーＴ１の補給開始後に供給ローラ３６に対する供給バイアスを変更する場合、段階的に変更する方が、地汚れが少なくといえる。
【００５３】
上記形態では、所定期間ｔを、相関するパラメータの１つである印刷枚数から算定するようにしているが、パラメータとしてはこれに限定されるものではなく、像担持体走行距離となる感光体ドラム１の回転回数、中間転写体となる中間転写ベルト１３の回転回数、現像剤担持体走行距離となる現像ローラ３５の回転回数から所定期間ｔを算定してもよい。すなわち、供給ローラ３６への供給バイアスの切換えタイミング情報として、感光体ドラム１の回転回数、中間転写ベルト１３の回転回数、現像ローラ３５の回転回数を用い、予め設定した回転回数になった時点で補給トナーＴ１の補給を開始するようにし、この補給タイミングで供給ローラ３６に対する供給バイアスを切換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
４        現像剤補給容器
５        現像装置
１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）プロセスカートリッジ
１３      中間転写体
３５      現像剤担持体
３６      供給部材
１００              制御手段
２００              バイアス制御装置
Ｎ        供給ニップ
ｔ        所定期間
Ｔ                  現像装置内の現像剤
Ｔ１                補給される現像剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００１−０７５３４１号公報
【図１】
2014010340.tif 000003
【図２】
2014010340.tif 000004
【図３】
2014010340.tif 000005
【図４】
2014010340.tif 000006
【図５】
2014010340.tif 000007
【図６】
2014010340.tif 000008
【図７】
2014010340.tif 000009
【図８】
2014010340.tif 000010