(57)【要約】【目的】  非磁性トナーを用いる画像形成装置において、画像のチリやムラの発生を確実に防ぎ、画像濃度を安定させる。【構成】  感光体ドラム５を帯電する帯電手段と、帯電された感光体ドラム５を露光して静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム５上の静電潜像に電荷を付与したトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置１１と、感光体ドラム５上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、現像装置１１は非磁性トナーを用いる非磁性現像装置であって、現像ロール４２と、これにトナーを供給するトナー供給ロール４３と、現像ロール４２上のトナーの付着量を規制する薄層ブレード４４と、感光体ドラム５上のトナー像の帯電量に応じて現像ロール４２とトナー供給ロール４３との間の電位差を制御するバイアス制御部４５とを有する。【選択図】        図１
2006243080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電する帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上の静電潜像に電荷を付与したトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段は非磁性トナーを用いる非磁性現像装置であって、トナー担持体と、該トナー担持体にトナーを供給する供給部材と、前記トナー担持体上のトナーの付着量を規制する付着量規制部材と、前記感光体上のトナー像の帯電量に応じて前記トナー担持体と前記供給部材との間の電位差を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記感光体上のトナー像の帯電量が所定値よりも低い場合に、前記トナー担持体と前記供給部材との間の電位差を大きくするよう制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体を帯電する帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上の静電潜像に電荷を付与したトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段は非磁性トナーを用いる非磁性現像装置であって、トナー担持体と、該トナー担持体にトナーを供給する供給部材と、前記トナー担持体上のトナーの付着量を規制する付着量規制部材と、前記感光体上の静電潜像のパターンに応じて前記トナー担持体と前記供給部材との間の電位差を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記感光体上の静電潜像がベタ画像よりライン画像の方が多いパターンである場合に、前記トナー担持体と前記供給部材との間の電位差を大きくするよう制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記トナー担持体の表面粗さが、トナー粒径の１／４以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記供給部材が、導電性ブラシロールであ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】
この発明は、プリンタ、複写機、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に、感光体上のトナー帯電量に応じて現像装置を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置において非磁性のトナーを現像剤として用いる場合は、現像装置が摩擦帯電又は電荷注入によってトナーに電荷を与え、それを感光体上の静電潜像に付着してトナー像を形成させている。そして、このトナーの付着量は、最終的に転写紙上に転写して形成される画像の濃度に影響を与えるものである。
特許文献１には、感光体表面の電位と現像装置の現像ローラ表面の電位を検出し、それらの電位差が一定になるよう制御することで静電潜像へのトナー付着量を安定させ、安定した濃度で画像を形成させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−９５４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、転写紙上におけるトナー像の帯電量が少ない場合には、転写紙に対するトナーの転写力（クーロン力）が弱い状態にある。その際、トナー像が感光体から転写紙に転写された後の工程において、例えば転写装置からの剥離放電や、転写紙ガイド部材と転写紙との摺擦による静電気などの外乱が発生した場合には、画像にチリ（トナーの飛び散り）やムラといった不具合が発生してしまう。
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に記載の従来技術では、感光体表面の電位と現像ローラ表面の電位を検出して転写紙上のトナー量を制御するだけであり、画像のチリやムラの発生を確実に防ぐことはできなかった。
【０００５】
この発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、非磁性トナーを用いる画像形成装置において、画像のチリやムラの発生を確実に防ぎ、画像濃度を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、感光体を帯電する帯電手段と、帯電された上記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、上記感光体上の静電潜像に電荷を付与したトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、上記感光体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記の目的を達成するため、上記現像手段が非磁性トナーを用いる非磁性現像装置であって、トナー担持体と、そのトナー担持体にトナーを供給する供給部材と、上記トナー担持体上のトナーの付着量を規制する付着量規制部材と、上記感光体上のトナー像の帯電量に応じて上記トナー担持体と上記供給部材との間の電位差を制御する制御手段とを有するものである。
上記制御手段は、上記感光体上のトナー像の帯電量が所定値よりも低い場合に、上記トナー担持体と上記供給部材との間の電位差を大きくするよう制御するとよい。
【０００７】
また、上記制御手段に代えて、上記感光体上の静電潜像のパターンに応じて上記トナー担持体と上記供給部材との間の電位差を制御する制御手段とを設けてもよい。
この場合の上記制御手段は、上記感光体上の静電潜像がベタ画像よりライン画像の方が多いパターンである場合に、上記トナー担持体と上記供給部材との間の電位差を大きくするよう制御するとよい。
また、これら画像形成装置において、上記トナー担持体の表面粗さがトナー粒径の１／４以下であるとよく、さらに、上記供給部材が導電性ブラシロールであるとよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の画像形成装置によれば、非磁性トナーを用いる場合にトナー像の帯電量を制御することによって画像のチリやムラの発生を防ぎ、画像濃度を安定させることができる。感光体上のトナー像の帯電量に応じて電位差を制御した場合には、高湿環境下や経時的にトナーの帯電量が低下した状態、またはトナーが押し固められた状態にあっても、トナーの帯電量を高くすることができ、チリ、ムラの無い安定した画像を形成できる。また、感光体上の静電潜像のパターンに応じて電位差を制御した場合には、例えば主走査方向横ライン画像が主な画像パターンである場合に、転写紙上のトナー像の帯電量を効果的に高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔各実施形態に共通の構成〕
まず、この発明による画像形成装置の各実施形態に共通する基本構成について図２を参照して説明する。図２は、各実施形態に共通して備える画像形成装置の主要部の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は、１つの感光体ドラムに黒と赤の２色のトナー像を２段階で重ねて形成し、転写紙に転写おとび定着させる構成になっている。
【００１０】
すなわち、この画像形成装置１は、原稿の画像を読み取る読取装置２と、画像の各色のデータをそれぞれ記憶する画像記憶制御部３，４と、感光体である感光体ドラム５と、第１帯電手段である第１スコロトロンチャージャ６と、第１露光手段であるレーザ書き込み装置７と、黒色画像を現像する第１現像手段である第１現像装置８と、第２帯電手段である第２スコロトロンチャージャ９と、第２露光手段であるＬＥＤアレイ１０と、赤色画像を現像する第２現像手段である第２現像装置１１と、転写手段である転写装置１２と、クリーニング装置１３と、除電ランプ１４と、定着装置２９とを備えている。
【００１１】
ここでこの画像形成装置１によって原稿画像を転写紙に複写する工程について説明する。まず、読取装置２による原稿画像の読み取り処理を行う。読取装置２は公知のものであるから簡略化して示しているが、原稿載置台上に置かれた原稿１５の画像のうち、黒色部分と赤色部分とがそれぞれ図示しない色別フィルタを含む光学系を介して、２つの画像撮像素子（ＣＣＤ）２１，２２によって個別に読み分けられ、黒画像信号ＳＢと赤画像信号ＳＲをそれぞれ画像記憶制御部３，４に送り、画像データとして記憶する。
【００１２】
そして、同じ感光体ドラム５に対して黒色と赤色にそれぞれ対応する色のトナー像が段階的に重ねて形成されるが、各段階の現像のプロセスとしては反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）によって現像する。すなわち、感光体（像担持体）の表面に対して帯電手段によって負電荷を均一に帯電させた後、露光手段からの光によって画像部分に対応する部分に露光し負電荷を消去する。さらにこの露光した部分（以下、露光部分という）にマイナス帯電したトナーを付着させることによってトナー像を形成（現像）する。
【００１３】
図２に示す画像形成装置では、感光体ドラム５が矢印Ａ方向に回転駆動されており、まず黒色画像を形成する第１段階として、その表面が第１スコロトロンチャージャ６によりほぼ−９００Ｖに一様に帯電される。そして、図示していない制御部によって、読取装置２で読み取られた原稿の黒色画像部分のデータが画像記憶制御部３から読み出され、そのデータに基づいてレーザ書き込み装置７のレーザ光が制御され、感光体ドラム５の表面の黒色画像部分に対応する部分がに露光される。その露光部分の静電潜像の電位は−１００Ｖである。
【００１４】
そして、この感光体ドラム５上には、第１現像装置８との対向位置で、現像ロール２３Ａ，２３Ｂから二成分磁気ブラシ現像方式により現像剤中の負電荷に帯電した黒色トナーが供給され、それが露光部分に付着することによって黒色トナー像が形成される。なお、第１現像装置８における感光体ドラム５との間の現像バイアスは−５５０Ｖである。
【００１５】
続いて、赤色画像を形成する第２段階に移り、第１現像装置８を通過した感光体ドラム５の表面は第２スコロトロンチャージャ９により−９００Ｖに再帯電される。そして、制御部によって読取装置２で読みとられた原稿の赤色画像部分のデータが画像記憶制御４から読み出され、そのデータに基づいて第２露光手段であるＬＥＤアレイ１０の発光が制御され、感光体ドラム５の表面の赤色画像部分に対応する部分が露光される。この露光部分の静電潜像の電位も−１００Ｖになる。
【００１６】
この感光体ドラム５上には、第２現像装置１１との対向位置で、現像ロール４２から非接触現像方式により負電荷に帯電した赤色トナーが供給され、それが露光部分に付着することによって赤色トナー像が形成される。なお、第２現像装置１１における感光体ドラム５表面と現像ロール表面との間の隙間（現像ギャップ）は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。また、現像バイアスは−７５０Ｖの直流バイアスまたは、直流バイアスに交流バイアスを重畳した重ね現像可能なバイアス電圧が用いられる。
【００１７】
この重ね現像可能な交流バイアスは１色目の黒トナー像を乱さないためのものであり、−５００Ｖ〜−８００Ｖの直流成分に−５００Ｖ〜−１２００Ｖの振幅で５００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数の交流成分を重畳し、トナーを感光体ドラム５に付着させようとるする電圧の時間的割合つまりデューティ比が５０％以下となる矩形波の交流バイアスが望ましい。また、１色目の黒色トナー像部分は、第２スコロトロンチャージャ９による帯電で２色目の赤色画像の静電潜像より高くなっているので、黒色トナー像と赤色トナー像の混じりが防止される。
【００１８】
このような重ね現像可能な交流バイアスを用いると、直流バイアスのみを使用した場合に比べ、さらに濃度ムラの少ない良好な画像を得ることができる。感光体ドラム５の回転方向で第２現像装置１１の直後の位置には、感光体ドラム５の表面のトナー像の電位を計測する表面電位計２５が設けられている。
【００１９】
転写装置１２の誘電体ベルト２６は、ニップ部で感光体ドラム５に接触するとともに、図示していない電源の定電流制御によりバイアスローラ２７から転写バイアスが印加されている。そして、転写材である転写紙Ｐがレジストローラ２８によってタイミングを合わせて矢印Ｂ方向より搬送されると、その転写紙Ｐが誘電体ベルト２７に接触して帯電された後、ニップ部で感光体ドラム５と接触しその表面上の２色のトナー像が転写される。転写紙Ｐはその後、定着装置２９へ搬送されて転写されたトナー像が定着され、画像形成装置１の外へ矢印Ｃ方向に排出される。
【００２０】
トナー像転写後に感光体ドラム５表面上に残留したトナーは、クリーニング装置１３のクリーニングブラシローラ３０とクリーニングブレード３１によって掻き落とされ、クリーニング装置１３内に回収される。また、クリーニング後の感光体ドラム５の表面は、除電ランプ１４により光を照射されて残留電荷が除電され、次の作像に備えられる。
【００２１】
以上の工程を順次行うことによって、この画像形成装置１は転写紙Ｐに対して黒と赤の２色で原稿画像を複写することができる。そして、この発明の画像形成装置は、非磁性トナーを用いる現像装置において、現像ロール上のトナー帯電量を制御することにより感光体上のトナー像及び転写紙上のトナー像の帯電量をそれぞれ適切に調整し、それによって転写紙上のトナーの飛散などを抑えて画像のチリやムラを防ぐようにしている。
【００２２】
そして、現像ロール上のトナー帯電量の制御方法には、感光体上のトナー像の帯電量に応じて制御する方法と、静電潜像のパターンに応じて制御する方法とがあり、前者の制御方法を行うものをこの発明の第１実施形態とし、後者の制御方法を行うものをこの発明の第２実施形態として説明する。
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下に、この発明による画像形成装置の第１実施形態について説明する。
まず、この発明において最も重要な部分である第２現像装置１１及びその周辺の構成について詳細に説明する。図１は、第２現像装置、表面電位計及びバイアス制御部の概略構成図である。第２現像装置１１は、前述したように非磁性一成分トナーを現像剤に用いて非接触現像方式により現像を行う非磁性現像装置であり、図１に示すように、装置全体を収容するケーシング４１と、感光体ドラム５表面と対向する配置に設けられたトナー担持体である現像ロール４２と、現像ロール４２に接触するように設けられた供給部材であるトナー供給ロール４３と、付着量規制部材である薄層ブレード４４と、表面電位計２５を備えた制御手段であるバイアス制御部４５とを有している。
【００２４】
現像ロール４２は、アルミニウムやステンレス等の金属を材料によって円筒状に形成され、ロール表面には球形状の粒子を用いたブラスト処理が施されている。それにより現像ロール４２の表面粗さはＲｚ２．５で、トナー体積平均粒径１１μｍの１／４以下に設定されている。
【００２５】
現像ロール４２より直径がわずかに大きい２つのギャップコロ５１が現像ロール４２の両端に設けられており、これらギャップコロ５１が感光体ドラム５表面に接触しているため、現像ロール４２表面と感光体ドラム５表面とは常に一定の隙間が確保されている。回転自在に設けられたトナー供給ロール４３の外周部分が現像ロール４２の表面に接しており、トナーを付着したトナー供給ロール４３の外周部分が現像ロール４２の表面に回転摺擦することによって、現像ロール４２の表面に負電荷を帯電したトナーが供給される。このときの現像ロール４２に対するトナー供給ロール４３の線速比は、１．２〜３倍である。
【００２６】
トナー供給ロール４３は金属の芯金に導電性のナイロン、ポリエステル、アクリル、レーヨン等のブラシ布を巻き付けた導電性ブラシロールである。そして、ケーシング４１内にはトナーが収容されており、またこのトナーをトナー供給ロール４３へ円滑に送るための搬送部材５２，５３が設けられている。
【００２７】
現像ロール４２表面の回転周方向で感光体ドラム５との対向位置（現像位置）の直前の位置には、現像ロール４２の表面に縁部を接する薄層ブレード４４が設けられている。薄層ブレード４４は弾性を有する金属薄板やウレタンゴムからなり、現像ロール４２上のトナーの付着量を一定に規制する。現像ロール４２上の一定量に規制されたトナーは、感光体ドラム５との対向位置で現像バイアスの作用により、感光体ドラム５表面の露光部分に移行して付着しトナー像を形成する。
【００２８】
現像バイアスについては、前述したように、現像バイアス電源５４より直流バイアスまたは直流に近い振幅の小さい重ね現像可能な交流バイアスが重畳され、現像ロール７１に印加されている。また、トナー供給ロール４３には現像ロール４３と所定の電位差を保つ供給バイアスが供給バイアス電源５５により印加されている。
また、感光体ドラム５の回転周方向で第２現像装置１１の直後の位置に設けられた表面電位計２５は、第２現像装置１１により感光体ドラム５表面に現像されたトナー像の表面電位を検出する。
【００２９】
そして、この第１実施形態の画像形成装置１による作動としては、バイアス制御部４５がこの表面電位計２５から検出した表面電位に基づいて感光体ドラム５の表面上のトナー像の帯電量を算出し、その帯電量に応じて供給バイアス電源５５の出力電力を変化させ、現像ロール４２とトナー供給ロール４３との間の供給バイアス（電位差）を制御する。そして、このように供給バイアスを制御することによって、転写紙Ｐ上のトナー像のチリやムラの発生を防止することができる。。
【００３０】
このような作動の原理について以下に詳しく説明する。まず、転写紙上におけるトナー像の帯電量が少ない場合には、転写紙Ｐに対するトナーの転写力（クーロン力）が弱い状態となっている。その際に、トナー像が感光体ドラム５から転写紙Ｐに転写した後の工程において、例えば転写装置１２からの剥離放電や、転写紙ガイド部材と転写紙Ｐとの摺擦による静電気などの外乱が発生することで、画像にチリ（トナーの飛び散り）やムラが発生する。
【００３１】
このような不具合を防ぐ方法の一つとして、図２に示す転写装置１２の誘電体ベルト２６に対し、転写効率が最も高い転写電流値よりもさらに高い転写電流値で転写バイアスを印加する方法が考えられる。この場合には、トナーの転写効率は低下するが、ニップ部を抜けた後の剥離放電による電荷注入が起こり、転写紙Ｐ上のトナー像のトナー帯電量が増加する。これにより、トナーと転写紙Ｐの間に働く力（クーロン力）が強くなり、画像のチリやムラが生じにくくなる。
【００３２】
しかしながらこの方法では、転写効率が低下しているため感光体ドラム５上に付着させるトナー量を増やす必要があり、その場合には感光体ドラム５上のトナー量の増加によるトナー飛散が起こりやすく、また細線画像が太ってしまう傾向がある。また、このような制御方法を用いても、主走査方向横ライン画像や画像後端においては電荷注入を受けにくいため、チリが発生しやすい。よって、転写電流値（転写バイアス）を制御する方法以外によって、転写紙上トナー像の帯電量を制御することが必要になる。
【００３３】
そして、本願の発明者による種々の検討によれば、転写効率が最も高い転写条件（転写電流値、転写バイアス）においては、転写ニップを抜けた後の剥離放電が起きにくく、転写紙上トナー像の帯電量は感光体上トナー像の帯電量とほぼ比例することが分かった。以下においては、第１実施形態の場合に従い、反転現像方式で現像することにより負電荷を帯電したトナーを用いた場合のトナー帯電量で説明する。なお、トナー帯電量の大きさは、負電荷を多く帯電した方を帯電量の大きいものとし、例えば−１０μＣ／ｇより大きい帯電量は−２０、−３０（単位省略）などとなる。
【００３４】
また、本願発明の発明者の検討によれば、転写する画像のパターンによって、転写紙上トナー像の帯電量と感光体上トナー像の帯電量の関係が異なることも分かっており、画像パターンがトナー付着面積の広いベタ画像である場合は、
転写紙上トナー像帯電量≒感光体上トナー像帯電量−５μＣ／ｇ
となり、また画像パターンがライン画像である場合は、
転写紙上トナー像帯電量≒感光体上トナー像帯電量
となる。
【００３５】
ここで、図３は、ベタ画像の場合において転写紙上トナー像と感光体上トナー像のそれぞれのトナー帯電量と、発生する画像チリのレベルとの関係を示す図である。なお、この図において許容される画像チリレベルの閾値はレベル４としている。そしてこの図３が示すように、ベタ画像の場合には、感光体上トナー像の帯電量が−２０μＣ／ｇ未満、特に−１０μＣ／ｇ以下である場合には、帯電量としては少なく、画像のチリやムラが発生しやすい。また、感光体上トナー像の帯電量が−２０μＣ／ｇ以上であれば、転写紙上トナー像においては帯電量が−２５μＣ／ｇとなり、トナーと転写紙の間に働くクーロン力が強くなって画像のチリやムラが発生しにくいことが分かる。
【００３６】
また、図４は、主走査方向横ライン画像の場合において転写紙上トナー像と感光体上トナー像のそれぞれのトナー帯電量と、発生する画像チリのレベルとの関係を示す図であり、この図においても許容される画像チリレベルの閾値はレベル４としている。この図４が示すように、主走査方向横ライン画像の場合には、感光体上トナー像の帯電量が−２５μＣ／ｇ以上でないと転写紙上トナー像の帯電量は−２５μＣ／ｇ以上にならないことが分かる。そして、転写紙上トナー像の帯電量が−２５μＣ／ｇ以上であれば同様にチリが発生しにくいことがわかる。なお、以上の画像パターンの違いに基づく制御については、後述の第２実施形態で説明する。
【００３７】
さらに、本願発明の発明者の検討により、感光体上トナー像の帯電量と現像ロール上トナー帯電量とが比例関係にあることも分かっている。例えば、第１実施形態の第２現像装置の例に従い、現像装置が非接触非磁性一成分現像装置である場合には、
感光体上トナー像帯電量≒現像ロール上トナー帯電量＋１０μＣ／ｇ
となっている。これにより、感光体上トナー像帯電量を−２０μＣ／ｇ以上（画像チリレベルが４以上）にするためには、現像ロール上トナー帯電量を−３０μＣ／ｇ以上にすればよい。
【００３８】
ここで、図５は、現像ロールの種々の条件において、現像ロール４２とトナー供給ロール４３の間の電位差（供給バイアス）と、現像ロール上トナー帯電量との関係を示す図である。そして、各条件としては、現像ロール４２の表面粗さＲｚが２．５であって、さらに環境条件が常温常湿と高温高湿（２７℃、８０％ＲＨ）のそれぞれの場合である条件と、現像ロール４２の表面粗さＲｚが１．７であって、さらに環境条件が常温常湿である場合の条件について示している。
【００３９】
図５において、現像ロール４２が高温高湿の環境条件にある場合は、環境条件によってトナー帯電量がもともと低い状態となっており、現像ロール上の所望のトナー帯電量を得るには、他の環境条件の場合よりもトナー供給ロール４３と現像ロール４２の電位差（供給バイアス）を大きくする必要がある。例えば、現像ロール４２の表面粗さＲｚが同じ２．５であって、常温常湿の環境条件の場合では、現像ロール上のトナー帯電量を−３５μＣ／ｇにするには電位差を約４０Ｖとすれば良い。それに対して、高温高湿の環境条件では電位差を約８０Ｖにしなければ、同じ現像ロール上のトナー帯電量が得られないことがわかる。なお、この例のように現像ロール上のトナー帯電量を−３５μＣ／ｇとすれば、感光体上のトナー像帯電量は少なくとも−２５μＣ／ｇとなり、前述したようにトナーと転写紙の間のクーロン力が強く働くため、画像のチリやムラが発生しにくくなる。
【００４０】
また、図５から、現像ロール４２の表面粗さが例えばＲｚ１７のように粗い場合には、トナー供給ロール４３と現像ロール４２の電位差に対するトナー帯電量の変化が少なくなり、制御の効率が低いことが分かる。目安としては、トナーの粒径の１／４以下の粗さとすることによって、帯電量制御を効率よく行えることがわかっている。また、トナー供給ロール４３を導電性ブラシロールで構成していることによっても、帯電量制御を効率よく行えることが分かっている。
【００４１】
以上により、画像チリレベルに関係する転写紙上のトナー像の帯電量は、感光体上のトナー像の帯電量および現像ロール上のトナー帯電量と比例関係にあることが分かり、この発明はこの原理に基づいて現像ロール上のトナー帯電量を制御することで、画像のチリやムラの発生を防ぎ、画像濃度を安定させるものである。
【００４２】
そして、この第１実施形態においては、前述したように図２、図１に示す表面電位計２５で感光体上のトナー像の帯電量を検出し、バイアス制御部４５がこの帯電量に応じて供給バイアスを制御することで現像ロール上のトナー帯電量を適切に制御している。なお、実際の現像ロール上のトナー帯電量は、高湿下において帯電量が低下するといった環境変動や、経時的な帯電量低下などにより安定していないため、リアルタイムに帯電量を検出制御するのが望ましい。
【００４３】
また、現像ロール上のトナー帯電量はむやみに高くなるよう制御すればよいわけではなく、現像装置が非接触非磁性一成分現像装置である場合には、トナー帯電量が高くなればなるほど感光体ドラム５へのトナー移行性が低下してしまう。したがって、この第１実施形態では、感光体上のトナー像帯電量が所定値よりも低い場合、例えば−２０μＣ／ｇよりも低い場合に、トナー供給ロール４３に印加する供給バイアスを大きくして、現像ロール４２とトナー供給ロール４３との間の電位差を大きくするように供給バイアス電源５５を制御するとよい。
【００４４】
以上のように動作するこの第１実施形態によれば、高湿環境下や経時的にトナーの帯電量が低下した状態、またはトナーが押し固められた状態においても、現像ロール上のトナー帯電量、感光体上のトナー像帯電量および転写紙上のトナー像帯電量を多くすることができ、チリ、ムラの無い安定した画像を形成できる。
【００４５】
〔第２実施形態〕
次に、この発明による画像形成装置の第２実施形態について説明する。この第２実施形態の画像形成装置１１は、現像ロール上のトナー帯電量の制御を、感光体ドラム上に形成される静電潜像のパターンに応じて行う点で上記第１実施形態と相違するものである。以下においては、その相違点のみを説明し、他の共通する各部については説明を省略する。
【００４６】
この実施形態の画像形成装置においては、特に図示しないが、図２に示した赤色現像の第２現像装置に対応する画像記憶制御部４が、図１に示したバイアス制御部４５と信号を送受可能に接続されている。そして、画像記憶制御部４は、記憶している画像のデータを解析し、静電潜像として感光体ドラム５の表面に形成した際のそのパターンについての判別信号をバイアス制御部４５に出力する。バイアス制御部４５は、そのパターンに応じてトナー供給ロール４３に印加する供給バイアスを制御する。
【００４７】
例えば、この第２実施形態において、感光体ドラム５上に形成される静電潜像がベタ画像であると判断された場合には、図３に示すように感光体上のトナー像の帯電量が−２０μＣ／ｇ以上となるように供給バイアスを制御すればよい。また、感光体ドラム５上に形成される静電潜像がライン画像であると判断された場合には、図４に示すように感光体上のトナー像の帯電量が−２５μＣ／ｇ以上となるように供給バイアスを制御すればよい。それにより、どちらの場合も、転写紙上のトナー像の帯電量を−２５μＣ／ｇとすることができ、トナーと転写紙の間に働くクーロン力が強くなって画像のチリやムラが発生しにくくなることが分かる。
【００４８】
また、この第２実施形態の場合でも、現像ロール４２上のトナー帯電量をむやみに高くすると感光体ドラム５へのトナー移行性が低下してしまうため、例えば、感光体ドラム５の表面に形成しようとしている静電潜像がベタ画像よりライン画像の方が多いパターンであると判断した場合には、トナー供給ロール４３に印加する供給バイアスを大きくして、現像ロール４２とトナー供給ロール４３との間の電位差を大きくするよう制御するとよい。
【００４９】
以上のように動作するこの第２実施形態によっても、現像ロール上のトナー帯電量を制御して、画像のチリやムラの発生を抑え、画像濃度を安定させることができる。特に主走査方向横ライン画像が主な画像パターンである場合には、転写紙上のトナー像帯電量を効果的に高くできるため好適である。
なお、上述した２つの実施形態の構成を１つにまとめることも可能であり、その場合には、バイアス制御部が感光体上トナー像帯電量と静電潜像のパターンの両方に応じて適切なバランスで各バイアスを制御すればよい。
【００５０】
以上で各実施形態の説明を終了するが、上述の各実施形態に共通して、各種の数値や演算式の表現は、上述したものに限定されることはなく、感光体の設計値や現像剤の種類などに応じ、この発明の主旨における範囲内で種々の値や、数式を適用することが可能である。
また、現像装置における現像のプロセスについても、反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）に限らず正規現像方式を用いてもよいし、さらに非磁性トナーを用いるのであれば非接触現像方式に限るものでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、デジタル複合機等の電子写真方式を用いた種々の画像形成装置であって非磁性トナーを現像剤として用いるものに適用可能である。また、トナー像の帯電量を制御することで画像のチリやムラの発生を防ぎ、画像濃度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の各実施形態による画像形成装置に共通して備える第２現像装置、表面電位計及びバイアス制御部の概略構成図である。
【図２】同じく各実施形態による画像形成装置に共通して備える主要部の概略構成を示す断面図である。
【図３】ベタ画像の場合において転写紙上トナー像と感光体上トナー像のそれぞれのトナー帯電量と、発生する画像チリのレベルとの関係を示す図である。
【図４】主走査方向横ライン画像の場合において転写紙上トナー像と感光体上トナー像のそれぞれのトナー帯電量と、発生する画像チリのレベルとの関係を示す図である。
【図５】現像ロールの種々の条件において、現像ロールとトナー供給ロールの間の電位差と、現像ロール上のトナー帯電量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：画像形成装置、５：感光体ドラム（感光体）、９：第２スコロトロンチャージャ
（帯電手段）、１０：ＬＥＤアレイ（露光手段）、１１：第２現像装置（現像手段）、
１２：転写装置（転写手段）、１５：原稿、２５：表面電位計、
４２：現像ロール（トナー担持体）、４３：トナー供給ロール（供給部材）、
４４：薄層ブレード（付着量規制部材）、４５：バイアス制御部（制御手段）、
５４：現像バイアス電源、５５：供給バイアス電源、Ｐ：転写紙
【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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