(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなる画像形成装置において、
前記画像濃度を前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと連動させて前記電位Ｖmaxを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと電位Ｖmaxの電位差Ｖppが所定値またはそれ以下となるように、前記電位Ｖmaxの制御を行なう請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体上に濃度制御用の画像を形成し、その濃度を検知することにより画像形成条件の自動制御を行なう機構を有しており、前記検知した画像濃度が所定以上の濃度になったときに、前記低濃度方向へ制御する領域における前記電位Ｖminと連動した前記電位Ｖmaxの制御を、自動制御により行なう請求項１または２の画像形成装置。
【請求項４】
現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなる画像形成装置において、
前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと連動させて前記現像剤担持体の回転速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体上に濃度制御用の画像を形成し、その濃度を検知することにより画像形成条件の自動制御を行なう機構を有しており、前記検知した画像濃度が所定以上の濃度になったときに、前記低濃度方向へ制御する領域における前記電位Ｖminと連動した前記現像剤担持体の回転速度の制御を、自動制御により行なう請求項４の画像形成装置。
【請求項６】
現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなる画像形成装置において、
前記画像濃度を前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位ＶminとＶmaxの値を所定値にし、前記像担持体上の電位を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体上の電位の制御は、露光手段による像担持体の露光強度を制御することにより行なう請求項６の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体上の電位の制御は、帯電手段による像担持体の帯電強度を制御することにより行なう請求項６の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体上に濃度制御用の画像を形成し、その濃度を検知することにより画像形成条件の自動制御を行なう機構を有しており、前記検知した画像濃度が所定以上の濃度になったときに、前記低濃度方向へ制御する領域における前記電位Ｖminと連動した前記像担持体上の電位の制御を、自動制御により行なう請求項６〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を非磁性１成分現像剤により現像する第１現像手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像を磁性１成分現像剤により現像する第２現像手段とを有し、前記第１、第２の現像手段による現像時、第１、第２の現像手段の現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記第１現像手段の現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなり、前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと連動させて前記電位Ｖmaxを制御する、又は前記電位ＶminとＶmaxの値を所定値にし前記像担持体上の電位を制御する画像形成装置において、
前記第２現像手段の現像バイアスの強度の調整は、前記電位ＶminとＶmaxの電位差Ｖppが所定値となるように、前記電位ＶminとＶmaxを連動して制御し、前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、像担持体上の非画像部の帯電電位ＶDと現像バイアスの積分平均値Ｖdcの差分が略一定値になるように、前記電位Ｖmin、Ｖmax、ＶDを調整し、前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記帯電電位ＶDの絶対値を前記所定の現像バイアス値におけるＶDの絶対値以上に保ち、現像バイアスを調整して前記像担持体上の非画像部分の電位ＶDと現像バイアスの積分平均値Ｖdcとの電位差Ｖbackが前記所定の現像バイアス値におけるＶbackより大きくなるようにすることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上の静電潜像を現像装置により現像して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー画像形成装置では、像担持体に対し帯電、露光、現像を行ない、得られた記録像を記録紙上に転写する工程を複数色分繰り返すことにより、記録紙上に複数色の記録像を重ねたカラー画像を得る方法が知られている。この種の画像形成装置は、ＤＡＳ２６０７７２７、特開昭５０−５０９３５号等に記載されている構成で実用化されている。
【０００３】
図１１は、従来のカラー画像形成装置の断面図であり、装置内の略中央部には像担持体であるところの感光ドラム１が設置され、この感光ドラム１は、本例では、直径８０ｍｍのアルミニウムシリンダーの外周面に、光導電体として有機感光体（ＯＰＣ）を塗布してなっているが、光導電体としてはＡ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等でもよい。
【０００４】
この感光ドラム１が図示しない駆動手段によって、１００ｍｍ／秒の周速度で矢印Ｄ方向に回転され、感光ドラム１の上側に設置した帯電ローラ３により、感光ドラム１の表面がほぼ−５００Ｖの電位に均一帯電される。均一帯電された感光ドラム１は、その左上方に設置された露光装置５によりレーザビームＬを照射され、感光ドラム１の表面に第１色目のたとえばイエローの画像模様に従った静電潜像が形成される。
【０００５】
露光装置５は、図示しないレーザダイオード、高速モータによって回転駆動される回転多面鏡、レンズを含む光学ユニットおよび折り返しミラー等からなり、レーザダイオードにたとえばイエローの画像模様に従った画像信号が入力されると、その画像信号がレーザダイオードの発光を変調してイエローの画像模様に従ったレーザビームＬを発生する。発生したレーザビームは、感光ドラム１への光路を通って感光ドラム１の表面を照射し、感光ドラム１のレーザビームの照射された表面の箇所が、ほぼ−１００Ｖの電位に減衰して静電潜像部に形成される。
【０００６】
感光ドラムの左側には、回転可能な複数個の現像器４、すなわちイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設置されており、感光ドラム１上に形成された潜像は、予め感光ドラム１と対面した現像位置に移動されたイエロー現像器４ａにより現像されて、イエロートナー像として可視化される。
【０００７】
現像器４ａ〜４ｄは、回転する支持体９に取付けて、それら現像器４ａ〜４ｄの現像用開口面が支持体中心軸９ａを中心とした同一円筒上に位置するように配置されている。この現像器４ａ、４ｂ、４ｃには、それぞれ非磁性トナーのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーが収容され、現像器４ｄには磁性トナーのブラックトナーが収容されている。これら各現像器４ａ〜４ｄは、支持体９の回転により感光ドラム１と対面した現像位置に順次搬送され、ついで感光ドラム１に対し位置決めされる。支持体９に取付けた現像器４ａ〜４ｄの駆動方法の詳細は、一例として特開昭５０−９３４３７号に述べられている。
【０００８】
現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、すなわち非磁性トナーを使用する現像器４の構成を図１２により説明する。
【０００９】
図１２に示すように、現像器４はトナー室１０２と現像室１０３とを備え、トナー室１０２には非磁性トナーが収容され、またそのトナーを現像室１０３に搬送する搬送手段１１１が設置されている。現像室１０３は、感光ドラム１に対向する開口部１０３ａを有し、また、導電性の現像スリーブ１１０、トナー供給ローラ１１２および規制ブレード１１３が設置されている。
【００１０】
供給ローラ１１２は、トナー室１０２から搬送されたトナーを現像スリーブ１１０に供給するためのもので、矢印Ａ方向に回転する現像スリーブ１１０の周面に弾性当接して矢印Ｂ方向に回転する。
【００１１】
現像スリーブ１１０は、供給ローラ４によって供給されたトナーを担持して矢印Ａ方向に回転することにより、感光ドラム１と対向した現像領域へ向けて搬送するためのもので、この現像スリーブ１１０は、現像室１０３内に開口部１０３ａから外周面の一部が外部に露出する態様で回転自在に配置され、感光ドラム１と５０〜５００μｍの間隙をおいて位置されている。
【００１２】
規制ブレード１１３は、現像スリーブ１１０上に担持したトナーの層厚を規制するためのもので、開口部１０３ａの上側の現像室１０３の壁に取付けて現像スリーブ１１０の周面に弾性当接されている。開口部１０３ａの下側の現像室１０３の壁には、現像スリーブ１１０の下面に弾性当接して現像室１０３の下部からトナーが吹出すのを防止するシート１０８が設けられている。
【００１３】
現像時、搬送手段１１１がトナー室１０２に収容された非磁性トナーを現像室１０３に向けて搬送し、供給ローラ１１２が搬送されたトナーを現像スリーブ１１０上に供給して担持させ、規制スリーブ１１３がそのトナーを所定の層厚に規制し、現像スリーブ１１０が所定層厚に規制されたトナーを現像領域へ搬送する。そして現像領域において、感光ドラム１との間で現像スリーブ１１０に印加した現像バイアスによって電界が形成され、その現像電界の力によりトナーが感光ドラム１に向けて飛翔し、感光ドラム１上に形成されている潜像部に付着して現像し、潜像をトナー像として可視化する。
【００１４】
現像器４ｄ、すなわち磁性トナーを使用する現像器４の構成を図１３により説明する。図１３に示すように、現像器４はトナー室１０２と現像室１０３とを備え、トナー室１０２には磁性トナーが収容され、またそのトナーを現像室１０３に搬送する搬送手段１１１が設置されている。現像室１０３は、感光ドラム１に対向する開口部１０３ａを有し、また、複数の磁極を有する磁石１１６を非回転に内蔵した非磁性の現像スリーブ１１５、および規制ブレード１１３が設置されている。
【００１５】
磁石１１６は、搬送手段１１１によってトナー室１０２から供給されたトナーを磁力により現像スリーブ１１５上に担持させるもので、現像スリーブ１１５は、担持したトナーを矢印Ａ方向に回転することにより、感光ドラム１と対向した現像領域へ向けて搬送する。この現像スリーブ１１５は、現像室１０３内に開口部１０３ａから外周面の一部が外部に露出する態様で回転自在に配置され、感光ドラム１と５０〜５００μｍの間隙をおいて位置されている。現像スリーブ１１５には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する図示しないバイアス電源が接続されている。
【００１６】
規制ブレード１１３は、現像スリーブ１１５上に担持したトナーの層厚を規制するためのもので、開口部１０３ａの上側の現像室１０３の壁に取付けて現像スリーブ１１５の周面に弾性当接されている。開口部１０３ａの下側の現像室１０３の壁には、現像スリーブ１１５の下面に弾性当接して現像室１０３の下部からトナーが吹出すのを防止するシート１０８が設けられている。
【００１７】
現像時、搬送手段１１１がトナー室１０２に収容された磁性トナーを現像室１０３に向けて搬送し、搬送されたトナーを磁石１１６を内蔵した現像スリーブ１１５が担持して、規制スリーブ１１３がそのトナーを所定の層厚に規制し、現像スリーブ１１５が所定層厚に規制されたトナーを現像領域へ搬送する。そして現像領域において現像スリーブ１１５に感光ドラム１との間で、図示しないバイアス電源により交流電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより、発生した現像電界の力でトナーが感光ドラム１に向けて飛翔し、感光ドラム１上に形成されている潜像部に付着して現像し、潜像をトナー像として可視化する。
【００１８】
図１１の画像形成装置に戻ると、感光ドラム１の右側には中間転写体６が設置されており、中間転写体６は、感光ドラム１と圧接してこれと同周速度で矢印Ｃ方向に回転されている。現像器４ａによる現像で得られた感光ドラム１上のイエロートナー像は、感光ドラム１の回転にともない中間転写体６とのニップ部に搬送される。そして図示しないバイアス電源から中間転写体６にトナーとは逆極性の転写バイアス（１次転写バイアス）を印加することにより、中間転写体６とのニップ部を通過する過程で、転写バイアスによる転写電界の力と上記の押圧力とにより、中間転写体６上に転写される（１次転写）。
【００１９】
トナー像の転写が終了した感光ドラム１の表面は、これに当接したクリーニングブレード１０ａにより転写残りのトナーを除去した後、上記の帯電以下の画像形成工程を繰り返して、感光ドラム１上に第２色目のマゼンタトナー像が形成される。得られたマゼンタトナー像は、中間転写体６にイエロートナー像の上から重ね合わせて転写される。以下、同様にシアン、ブラックについても繰り返して、中間転写体６上に目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせたカラー画像として得られる。
【００２０】
中間転写体６上に形成されたカラー画像を構成する４色のトナー像は、転写ベルト７によって転写材カセット１７から中間転写体６に搬送された転写材に一括して転写される（２次転写）。
【００２１】
転写ベルト７は、テンションローラ６１とバイアスローラ６２とに掛け廻して、その幅方向を中間転写体６の軸方向と平行にして配設され、転写ベルト７のバイアスローラ６２側の端部は、中間転写体６に離接自在に設置されている。このバイアスローラ６２は転写バイアスを印加するローラで、他方のテンションローラ６１は接地されている。転写ベルト７は矢印の方向に回転駆動される。
【００２２】
中間転写体６での４色目のトナー像の１次転写と同期して所定のタイミングで、転写ベルト７が中間転写体６に当接するとともに、カセット１７から転写材が給紙ローラ１８を経て中間転写体と転写ベルト７のニップ部に供給され、転写ベルト７による駆動でニップ部を通過する。さらにこれと同時に図示しない電源からバイアスローラ６２に所定の転写バイアス（２次転写バイアス）が印加され、中間転写体６上の４色のトナー像が、ニップ部を通過する転写材に一括して２次転写される。
【００２３】
４色のトナー像が転写された転写材は、自身の剛性、自重および中間転写体６との曲率差で中間転写体６から分離して、転写ベルト７による走行で図示しない搬送路を通って定着器２５に搬送される。定着器２５に搬送された転写材は、そこを通過する間に加熱および加圧されることにより、トナーの溶融混色および転写材の繊維への固定が行なわれて、フルカラーのプリント画像に形成された後、装置上面の排出部３４に廃止される。
【００２４】
図１１に示すように、本画像形成装置は、中間転写体６の近くに受・発光素子を内蔵した濃度検知センサー６３を備え、中間転写体６上のトナー像の濃度を検知することにより、現像器、感光ドラムの使用度合、使用環境の変動等で発生する濃度の変動を識って、所望の画像濃度を得るように濃度制御している。濃度制御の方法は、現像器４に印加する現像バイアスを変化しながら印加して検知用トナー像を現像し、この検知用トナー像の濃度を濃度センサー６３で検知して、所望の濃度が得られる適切な現像バイアスを求めて、その現像バイアスに変更するものである。
【００２５】
本画像形成装置では、図１４に示すように、トナーを現像スリーブから感光ドラムに向かう方向に付勢する電界を形成する電位Ｖｍａｘ  を−１３００Ｖに固定し、現像バイアスの実行値を示す積分平均値Ｖｄｃを変化させるために、トナーを感光ドラムから現像スリーブに向かう方向に付勢する電界を形成する電位Ｖｍｉｎ  を可変としている。
図１５に、感光ドラムの表面電位および現像バイアスの電位関係を示す。
【００２６】
上記のような現像バイアスの制御法の１例は、キヤノン（株）製のレーザビームプリンタＬＢＰ２０３０（登録商標）で実施されている。これは、特に低湿環境下でベタ画像のような画像の静電潜像のエッジ部を忠実に再現させるために、限られた火花放電の限界のなかで最大限にＶｍａｘ  の値を確保するために行なっているものである。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような現像バイアスの制御を行なった場合、図１４の網掛け部分のような画像濃度をより淡くする方向に制御する領域では、Ｖｍｉｎ  をプラス方向に大きくし、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが２０００Ｖを超えるようになると、そのあたりからトナー飛散が顕著になるという問題があった。
【００２８】
すなわち、網掛け部分のような制御領域では、高温高湿環境下の過剰な水分で帯電しにくいようなトナーは、現像スリーブに引き付けられる力（鏡映力）が低下して、感光ドラム側に飛びやすい状態になっている反面、Ｖｐｐが大きくなると、現像スリーブと感光ドラム間の現像領域の幅が大きい、現像領域の周方向端部の部分で、トナーの飛翔運動が電界の向きに従わず、トナーが現像領域から外れて飛散する。
【００２９】
磁性トナーの場合には、磁気力による現像スリーブへの拘束力が働くので、上記の網掛け部分でのトナーの飛散は発生しないが、現像スリーブ上のトナー層が厚いので、正規の帯電をしていないいわゆる反転トナーが生成されやすい。このため、網掛け部分で感光ドラム上の非画像部分の電位ＶＤ  とＶｄｃの電位差Ｖｂａｃｋが大きくなると、このプラスの電荷を持った反転トナーが非画像部に転移してしまい、画像上に地かぶりとなって現れるという問題がある。
【００３０】
本発明の目的は、高温高湿環境下等でのトナーの帯電電荷の低下による画像濃度の上昇や、感光ドラムの使用による特性変化等にともなう画像濃度の上昇に対し、画像濃度をより淡い方向に制御するに際し、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧が過大になるのを防いで、それによる飛散トナーの増大を防止することを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００３１】
本発明の他の目的は、磁性トナーで現像した画像の環境変動等に対応した濃度制御を行なうに際し、反転トナーの非画像部への転移によるかぶりの発生を防止することを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなる画像形成装置において、
前記画像濃度を前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと連動させて前記電位Ｖmaxを制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００３３】
本発明によれば、前記低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖｍｉｎ  と電位Ｖｍａｘ  の電位差Ｖｐｐが所定値またはそれ以下となるように、前記電位Ｖｍａｘ  の制御を行なうことができる。また、前記像担持体上に濃度制御用の画像を形成し、その濃度を検知することにより画像形成条件の自動制御を行なう機構を有しており、前記検知した画像濃度が所定以上の濃度になったときに、前記低濃度方向へ制御する領域における前記電位Ｖｍｉｎ  と連動した前記電位Ｖｍａｘ  の制御を、自動制御により行なうことができる。
【００３４】
本発明の他の態様は、現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖｍａｘ  を所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖｍｉｎ  を調節することからなる画像形成装置において、前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖｍｉｎ  と連動させて前記現像剤担持体の回転速度を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
本発明のさらに他の態様は、現像剤担持体上に現像剤を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現像部において現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなる画像形成装置において、
前記画像濃度を前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位ＶminとＶmaxの値を所定値にし、前記像担持体上の電位を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００３６】
本発明のさらに他の態様は、像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を非磁性１成分現像剤により現像する第１現像手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像を磁性１成分現像剤により現像する第２現像手段とを有し、前記第１、第２の現像手段による現像時、第１、第２の現像手段の現像剤担持体に像担持体との間で交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを印加し、そして現像バイアスの強度の調整により画像濃度の制御を行なっており、前記第１現像手段の現像バイアスの強度の調整は、所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、現像バイアスの交流成分の１周期における、現像剤を現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖmaxを所定値とし、現像剤を像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖminを調節することからなり、前記所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記電位Ｖminと連動させて前記電位Ｖmaxを制御する、又は前記電位ＶminとＶmaxの値を所定値にし前記像担持体上の電位を制御する画像形成装置において、
前記第２現像手段の現像バイアスの強度の調整は、前記電位ＶminとＶmaxの電位差Ｖppが所定値となるように、前記電位ＶminとＶmaxを連動して制御し、前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより高濃度方向へ制御する領域においては、像担持体上の非画像部の帯電電位ＶDと現像バイアスの積分平均値Ｖdcの差分が略一定値になるように、前記電位Ｖmin、Ｖmax、ＶDを調整し、前記画像濃度を所定の現像バイアス値と比較してより低濃度方向へ制御する領域においては、前記帯電電位ＶDの絶対値を前記所定の現像バイアス値におけるＶDの絶対値以上に保ち、現像バイアスを調整して前記像担持体上の非画像部分の電位ＶDと現像バイアスの積分平均値Ｖdcとの電位差Ｖbackが前記所定の現像バイアス値におけるＶbackより大きくなるようにすることを特徴とする画像形成装置である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３８】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。本発明の画像形成装置は、中間転写体６上のトナー像の濃度を検知する濃度検知センサー６３に接続した濃度制御部６４で、現像器４に印加する現像バイアスを以下のように制御することにより、高温高湿環境下での現像器４のトナーの飛散を防止したことが大きな特徴である。
【００３９】
本発明のその他の構成は先の図１１に示した従来の画像形成装置と同様で、図１において図１１と同じ構成および機能を有するものは同一の符号を付してその説明を省略し、また現像器４ａ〜４ｃについて言及するときには図１２の図面を、現像器４ｄについて言及するときには図１３の図面を援用する。
【００４０】
さて、本実施例において、高温高湿環境下で非磁性トナーを使用する現像器４ａ〜４ｃ、すなわち図１２の現像器４のトナー飛散を防止するために、その現像スリーブ１１０に印加する現像バイアスについて、つぎの実験を行なった。
【００４１】
すなわち、３０℃、８０％ＲＨの高温高湿環境下で、感光ドラム１に対し現像器４を現像位置で位置決めし、感光ドラム１の帯電を行なわず０Ｖのままとし、現像スリーブ１１０に現像バイアスを印加した状態で、感光ドラム１および現像スリーブ１１０を、通常の画像形成時と同じ周速、回転方向の条件で６０分間、空回転した。その際、現像器４と感光ドラム１の下に紙を敷き、現像器４から飛散したトナーを捕捉し、飛散トナー量を測定した。これを、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを数ポンイトで変えて実施した。その結果を図２に示す。
【００４２】
図２に示されるように、Ｖｐｐが１．９ｋＶを超えると、急激に飛散トナー量が増加することが分かる。
【００４３】
そこで、本実施例では、制御部６４により、図３に示すように、画像濃度を淡い側に制御する網掛けで表示した領域で、Ｖｐｐが１．９ｋＶを超えるのを防ぐために、Ｖｍａｘ  （トナーを現像スリーブから感光ドラムに向かう方向に付勢する電界を形成する電位）の値を固定せず、プラス方向にシフトさせていき、その際、現像バイアスデータに対するＶｄｃの値をリニアにするために、Ｖｍｉｎ  （トナーを感光ドラムから現像スリーブに向かう方向に付勢する電界を形成する電位）の値をマイナス方向にシフトさせるようにした。
【００４４】
以上のようにすることにより、図３に示すように、画像濃度を淡い側に制御する網掛け領域で、Ｖｐｐの値が１．９ｋＶを上回ることがなくなり、高温高湿環境下でのトナーの飛散を防止できる。また、現像バイアスデータに対しＶｄｃの値をリニアに変化させたので、低温低湿から高温高湿に至るあらゆる環境下で画像を損なうこともなく、十分な画像濃度を得ることができる。
【００４５】
実施例２
本実施例は、トナー飛散の低減のために現像スリーブの周速に着目したことが特徴である。
【００４６】
本実施例において、図１の画像形成装置により、高温高湿（ＨＨ）、常温常湿（ＮＮ）、低温低湿（ＬＬ）の３つの環境下で、現像器４の現像スリーブの感光ドラム１に対する周速比を変更しながらベタ画像を画像形成して出力し、ベタ画像の濃度を測定した。現像バイアスの制御は、図１４で示した従来法と同様と、現像バイアスデータは中心値の１２８とした。濃度と周速比の結果を図４に示す。
【００４７】
図４に示されるように、１．５以上の十分な画像濃度を満足するためには、ＬＬ環境下では、感光ドラムに対する現像スリーブの周速比が１．７を要するが、ＨＨ環境下では周速比を１．６まで下げても、同様な濃度を満足することが分かる。
【００４８】
そこで、本実施例では、ＨＨ環境下でのトナー飛散を防止するために、ＨＨ環境下では現像スリーブの周速を下げても、画像濃度を十分に達成できることを利用して、以下のようにした。
【００４９】
すなわち、図５のフローチャートに示すように、まず、電源をオン（ステップ１）し、感光ドラムに対する現像スリーブの通常の周速比１．７で、濃度検知用の画像形成を行なって濃度検知し（ステップ２）、適正な画像濃度になっているかを判断し（ステップ３）、つまり適正な画像濃度を達成する現像バイアスの交流成分Ｖｐｐが、図１４の網掛け部のように大きくなるかを判断する。大きくなっていない場合には、その検知結果に基づき現像バイアス強度を決定する（ステップ４）。
【００５０】
ステップ３でＶｐｐが大きくなったと判断した場合、周速比が１．６になるように現像スリーブの周速を下げて濃度検知用の画像形成を行ない（ステップ５）、再度濃度検知を行なった（ステップ６）後、ステップ４に行き、検知結果に基づき現像バイアス強度を決定し、以後、スタンバイ（ステップ７）、プリント信号入力（ステップ８）を経てステップ９で画像形成し、適正な画像を得るものである。
【００５１】
本実施例では、以上のように、感光ドラム１に対する現像スリーブの周速比を、通常の環境下では、十分な画像濃度が得られるたとえば１．７以上とし、そして、画像濃度は得やすいが、トナーが特に飛散しやすい高温高湿環境下等では、トナー飛散の起こりにくいたとえば１．６に下げたので、低温低湿から高温高湿に至るあらゆる環境下で、トナー飛散を生じることなく濃度が十分な画像を得ることが可能となる。また同時に、現像バイアスの交流成分のＶｐｐも一定値以下に抑えることが可能であり、トナー飛散防止を一層向上できる。
【００５２】
さらに、本実施例によれば、特にトナーが昇温等でストレスを受けやすい高温高湿環境下で現像スリーブの周速を下げることが可能であるため、現像器の高耐久化にも貢献することができるという効果も有する。
【００５３】
実施例３
本実施例は、実施例２と同様、トナー飛散を防止するために、感光ドラムに対する現像スリーブの周速比を変化させたが、その際に、現像スリーブの周速比をを現像バイアスデータに対して直線的に変化させるようにしたことが特徴である。
【００５４】
本実施例において、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを、図６に示すように、現像バイアスデータのフルレンジで直線的に変化するようにし、可変範囲を１５００Ｖ〜１９００Ｖとした。また感光ドラムに対する現像スリーブの周速比を、実施例２と同様、１．５〜１．７の範囲とし、その周速比が現像バイアスのデータの変化とともに直線的に変化するようにした。
【００５５】
そして、Ｖｐｐと周速比の組合せがそれぞれ（１６００Ｖ、１．６７５）、（１７００Ｖ、１．６５０）、（１８００Ｖ、１．６２５）となるところで、濃度検知用の画像形成を行ない、その濃度を検知して、検知結果を基に適正なＶｐｐと周速比の組合せを選ぶようにした。
【００５６】
本実施例では、以上のようにしたので、実施例２の効果に加えて、濃度が薄くなりがちな低温低湿環境下からトナーが飛散しやすい高温高湿環境下まで、濃度およびトナー飛散に対する対応を、きめ細かく採ることが可能となる。
【００５７】
実施例４
本実施例は、実施例３と同様、高温高湿環境下で現像バイアスのＶｐｐが大きくなり飛散トナー量が増すのを防止するために、現像バイアス以外の手段、特に図１の感光ドラムの露光装置５に着目したことが特徴である。
【００５８】
すなわち、本実施例では、高温高湿環境下でＶｐｐが大きくなるのを防止するために、感光ドラム１への露光を行なう露光装置５のレーザの光量を下げ、感光ドラム上の画像部の電位ＶＬ  をよりプラス方向にシフトするようにした。
【００５９】
図７のフローチャートに示すように、まず、電源をオンし（ステップ）１、通常のレーザ光量で濃度検知用の画像形成を行なって濃度検知し（ステップ２）、適正な画像濃度になっているかを判断し（ステップ３）、つまり適正な画像濃度を達成する現像バイアスの交流成分Ｖｐｐが、図１４の網掛け部のように大きくなるかを判断する。大きくなっていない場合には、その検知結果に基づき現像バイアス強度を決定する（ステップ４）。
【００６０】
ステップ３でＶｐｐが大きくなったと判断した場合、レーザ光量を下げて濃度検知用の画像形成を行ない（ステップ５）、再度濃度検知を行なった（ステップ６）後、ステップ４に行き、検知結果に基づき現像バイアス強度を決定し、以後、スタンバイ（ステップ７）、プリント信号入力（ステップ８）を経てステップ９で画像形成し、適正な画像を得るものである。
【００６１】
本実施例では、通常のレーザ光量は十分な画像濃度が得られるＶＬ  が−１００Ｖとなる値とし、高温高湿環境下等で光量を低下させたレーザ光量はＶＬ  が−２００Ｖとなるようにした。これにより、ＶＬ  とＶｄｃの差分で、潜像に対して現像バイアスがトナーを飛ばす力の指標となるＶｃｏｎｔの値も１００Ｖ減らすことになり、図８に示すように、Ｖｐｐが１９００Ｖとなるところで通常時の最小値と同じ１５０Ｖになった。その結果、従来、高温高湿環境下でＶｐｐを２１４０Ｖまで上げないと抑制できなかった濃度を、Ｖｐｐを１９００Ｖ以上にすることなく抑制することが可能となり、トナー飛散を防止することが可能となった。
【００６２】
本実施例によれば、特に高温高湿環境下で現像特性が変わり、たとえば細線が太くなりすぎるのを、ＶＬ  をシフトさせることにより防止する効果もある。
【００６３】
実施例５
本実施例は、実施例４と同様に、高温高湿環境下で現像バイアスのＶｐｐが大きくなり飛散トナー量が増すのを防止するために、感光ドラム上の電位を変化させたが、その可変手段として図１の感光ドラムの一次帯電器、すなわち帯電ローラ３を使用したことが特徴である。
【００６４】
すなわち、高温高湿環境下で現像バイアスのＶｐｐが大きくなるのを防止するために、感光ドラム１を一次帯電する帯電ローラ３による帯電量を増大して、感光ドラム１の帯電電位Ｖｄ  を、通常時の−５００Ｖから高温高湿環境時の−７００Ｖまで上げた。これにより、レーザで露光された感光ドラム上の画像部の電位ＶＬ  は、通常時の−１００Ｖから高温高湿環境時に−２００Ｖにシフトした。
【００６５】
図９のフローチャートに示すように、まず、電源をオン（ステップ１）し、感光ドラムを通常の帯電電位である−５００Ｖで帯電し、濃度検知用の画像形成を行なって濃度検知し（ステップ２）、適正な画像濃度になっているかを判断し（ステップ３）、つまり適正な画像濃度を達成する現像バイアスの交流成分Ｖｐｐが、図１４の網掛け部のように大きくなるかを判断する。大きくなっていない場合には、その検知結果に基づき現像バイアス強度を決定する（ステップ４）。
【００６６】
ステップ３でＶｐｐが大きくなったと判断した場合、−７００Ｖまで上げて感光ドラムを帯電し、濃度検知用の画像形成を行ない（ステップ５）、再度濃度検知を行なった（ステップ６）後、ステップ４に行き、検知結果に基づき現像バイアス強度を決定し、以後、スタンバイ（ステップ７）、プリント信号入力（ステップ８）を経てステップ９で画像形成し、適正な画像を得るものである。
【００６７】
これにより、実施例４と同様、図８の現像コントラストＶｃｏｎｔの値をＶｐｐが１９００Ｖとなるところで、通常時の２４０Ｖから光量低下時に１２０Ｖに低減することができる。
【００６８】
以上のように、本実施例では、高温高湿環境下等で感光ドラムの一次帯電量を増加したので、画像部の電位ＶＬ  を、実施例４と同様、通常の環境下では画像濃度が得られるたとえば−１００Ｖとし、特にトナーが飛散しやすい高温高湿環境下等では、レーザ光量を変更することなしにたとえば−２００Ｖにとすることにより、現像バイアスのＶｐｐを一定値以下に抑えることが可能となる。
【００６９】
さらに、本実施例によれば、高温高湿環境下で感光ドラムの暗部電位ＶＤ  をよりマイナス方向にシフトさせることにより、高温高湿環境下で生じやすい帯電不十分なトナーが感光ドラムの非画像部へ転移して、いわゆる地かぶり現象を発生するのを防止することができる利点も有する。
【００７０】
実施例６
本実施例では、非磁性トナーを用いる現像器４ａ〜４ｃは、実施例１〜５と同様な構成として、高温高湿環境下でのトナー飛散を減少させた。磁性トナーを用いる現像器４ｄは、反転かぶりを防止し、かつ転写バイアス等の影響を受けにくくして、安定した画質を達成可能とした。
【００７１】
すなわち、本実施例では、図１３の磁性トナーを用いる現像器４の現像スリーブ１１６に印加する現像バイアスは、交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを１５００Ｖに固定し、Ｖｍａｘ  とＶｍｉｎ  を平行移動させて、現像バイアスの実行値を示す積分平均値Ｖｄｃを増減させるようにした。
【００７２】
感光ドラム上の暗部電位ＶDを固定したままでＶdcを変化させると、図１５のＶback（感光ドラム上の非画像部分の電位ＶD と現像バイアスの積分平均値Ｖdcとの電位差）が大きくなったところで反転かぶりが発生する。このため従来は、磁性トナーの場合、現像バイアスのＶdcと平行してＶDもシフトさせるように措置している。しかし、本実施例のように、中間転写体６と感光ドラム１が当接する構成の場合、感光ドラム上の電位が転写バイアスの影響を受けてしまう。
【００７３】
具体的には、中間転写体にトナー像を転写する１次転写バイアスの値が１色目と４色目とでは大きく違ってくるため、特に感光ドラム上のＶＤ  の値が小さいところで、転写バイアスの影響を受けやすくなり、前の色のトナー像のゴーストが次の色のトナー像に出てくるという問題がある。本実施例の場合、ＶＤ  が−４００Ｖよりプラス方向にいくと、このゴースト（転写メモリーによるゴースト）が出やすくなった。
【００７４】
そこで、本実施例では、図１０のように、現像バイアスのＶdcとＶDを連動させてＶbackを一定に維持しながらも、従来はＶDがプラス方向に行きすぎてしまうような、画像をより淡く制御する領域でのみ、ＶDが−４００Ｖよりプラス方向に行かないように制限する、すなわちＶbackを増加させるようにした。
【００７５】
本実施例では、以上のようにしたので、磁性トナーを用いた現像器での現像により、濃度が適正でかぶりもなく、転写メモリーによるゴースト等もない良好な画像を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境の変化、トナーや感光ドラムの使用による変化等の影響を補正するようにしたので、良好な多色画質を安定して得ることができ、またトナー飛散による機内汚れがなく、メンテナンス性の良好な画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の実施例における非磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスのＶｐｐと飛散トナー量の関係を示すグラフである。
【図３】非磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスデータと現像バイアスのＶｐｐ等の各種電位の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例における非磁性トナーを使用する現像器の感光ドラムに対する現像スリーブ周速比と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図５】図４の実施例における現像スリーブの周速変更を組込んだ制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明のさらにの他の実施例における磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスデータとＶｐｐおよび現像スリーブ周速比との関係を示すグラフである。
【図７】本発明のさらに他の実施例におけるレーザ光量変更を組込んだ制御を示すフローチャートである。
【図８】図７の実施例における非磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスデータと現像バイアスのＶｐｐ等の各種電位の関係を示すグラフである。
【図９】本発明のさらに他の実施例における一次帯電量変更を組込んだ制御を示すフローチャートである。
【図１０】図９の実施例における非磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスデータと現像バイアスのＶｂａｃｋの各種電位の関係を示すグラフである。
【図１１】従来の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１２】図１１の画像形成装置に設置された非磁性トナーを使用する現像器を示す概略構成図である。
【図１３】図１１の画像形成装置に設置された磁性トナーを使用する現像器を示す概略構成図である。
【図１４】図１２の非磁性トナーを使用する現像器の現像バイアスデータと現像バイアスのＶｐｐ等の各種電位の関係を示すグラフである。
【図１５】感光ドラムの表面電位および現像バイアスの電位関係を示す概念図である。
【符号の説明】
１    感光ドラム
３    帯電ローラ
４    現像器
４ａ〜４ｃ  非磁性トナーを使用する現像器
４ｄ  磁性トナーを使用する現像器
５    露光装置
６４  制御部
１１０、１１６  現像スリーブ
【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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【図１５】
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