(57)【要約】【課題】  感光ドラムの回転速度を変化させた場合においても、はき寄せの抑制された高品位な画像を安定して形成する。【解決手段】  感光ドラム１と、現像ローラ１１と、一次帯電器２と、露光装置３と、を備え、静電潜像を可視像とするために現像ローラ１１に現像バイアスが印加される画像形成装置１００において、現像バイアスは、トナーＴを現像ローラ１１から感光ドラム１に向かう方向に付勢するピーク電圧ＶｍａｘとトナーＴを感光ドラム１から現像ローラ１１に向かう方向に付勢するピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、帯電バイアスをＶｃ、静電潜像の可視部電位をＶｌとしたときに、Ｖｃ及びＶｍｉｎの値を一定値とし、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を感光ドラム１の回転速度の変動に応じて変化させる。【選択図】  図１
2006313257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記帯電部材に印加する帯電バイアスをＶｃ、前記像担持体上に形成された静電潜像の可視部電位をＶｌとしたときに、Ｖｃ及びＶｍｉｎの値を一定値とし、
｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を像担持体の回転速度の変動に応じて変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位をＶｄ、可視部電位をＶｌとしたときに、
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の電位差絶対値を一定値とするように、かつ、像担持体の回転速度の変動に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記帯電部材に印加する帯電バイアスをＶｃ、前記像担持体上に形成された静電潜像の被可視部電位をＶｌとしたときに、Ｖｃ及びＶｍｉｎを一定値とし、
｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を画像形成装置の使用環境の変動に応じて変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位をＶｄ、可視部電位をＶｌとしたときに、
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の電位差絶対値を一定値とするように、かつ、画像形成装置の使用環境の変動に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記使用環境の変動とは、温度、湿度、絶対湿度のうち少なくとも一つの変動であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記帯電部材に印加する帯電バイアスをＶｃ、前記像担持体上に形成された静電潜像の可視部電位をＶｌとしたときに、Ｖｃ及びＶｍｉｎの値を一定値とし、
｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を画像形成装置の使用情報に応じて小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位をＶｄ、可視部電位をＶｌとしたときに、
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の電位差絶対値を一定値とするように、かつ、画像形成装置の使用情報に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記使用情報とは印字枚数、像担持体の回転数、現像剤担持体の回転数、現像剤残量のうち少なくとも１つの情報を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて記録紙上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に、背景技術として非磁性一成分現像方式を用いた従来の画像形成装置について、図１７を用いて説明する。
【０００３】
画像形成装置２００において、像担持体としての通常ドラム状とされる電子写真感光体（以下感光ドラムと示す）２０は、一次帯電器２１にて一様に帯電される。次に外部装置より入力された画像情報に対応して、露光装置２２より感光ドラム２０上に光照射を行い潜像を形成する。この感光ドラム２０上の静電潜像は、現像装置６０において、一次帯電器２１の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤（以下トナーと示す）Ｔにより可視像すなわちトナー像とされる。
【０００４】
前記トナー像は転写帯電器２３にて転写材Ｑに転写される。転写材Ｑは感光ドラム２０より分離され、続いて定着装置２５に搬送され定着された後に永久像となる。また、転写帯電器２３で転写されずに残った感光ドラム２０上のトナーＴは、クリーニング装置２４にて除去され、感光ドラム２０は次の画像形成プロセスに供される。
【０００５】
トナーＴは負帯電性であり、かつイエロー・マゼンタ・シアン・ブラック各色いずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性一成分トナーである。また、各種形状に加工された板状もしくはスクリュー等からなるトナー撹拌部材６４，６５は、図中矢印の方向に回転するように設けられ、トナー収納部中のトナーＴを現像剤担持体としての現像ローラ６１へ搬送している。
【０００６】
図１７に示す現像容器仕切り板６６は、常に一定量のトナーＴを現像ローラ６１近傍のトナー供給ローラとしてのＲＳローラ６２上に供給すべく仕切り板の高さが適正化されている。
【０００７】
非磁性一成分現像法においては、磁力によるトナー供給が不可能となるため、現像ローラ６１にはウレタンスポンジ製のＲＳローラ６２が当接されている。ＲＳローラ６２は、現像ローラ６１とニップ部でカウンタ方向に回転することでトナーＴを現像ローラ６１上に供給すると同時に、感光ドラム対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ６１上のトナーを剥ぎ取っている。
【０００８】
現像ローラ６１には、トナー量規制部材として規制ブレード６３が当接されており、現像ローラ６１上のトナーを規制してトナー薄層を形成し、現像領域（ドラム対向位置）に搬送されるトナー量を規定している。現像領域に搬送されるトナー量は、現像ローラ６１上に接触する規制ブレード６３の当接圧や当接長さ等により決定される。
【０００９】
規制ブレード６３は、厚さ数百μｍのリン青銅・ステンレス等の金属薄板上に接着もしくは溶着されており、金属薄板の弾性により均一に現像ローラ６１に当接されるチップブレードである。このとき、金属薄板の材質、厚さ、侵入量、設定角によって規制ブレード６３の当接条件が決定される。
【００１０】
また、現像ローラ６１は、現像領域で上記感光ドラム２０の表面と所定の間隔（現像ロ
ーラ１１周囲部分に不図示のコロを配置することで規定）をおいて対向し、バイアスを印加することで振動電界を形成している。上記の構成において、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ６１の表面に付着して現像領域に搬送されてきたトナーＴは、上記振動電界によって現像ローラ表面に付着したトナーＴが現像ローラ６１と感光ドラム２０との間で往復運動を行うことで感光ドラム表面に形成された静電潜像を可視化する。
【００１１】
また、上記画像形成装置２００において、転写材Ｑが厚紙等（一般的に１００ｇ／ｍ２以上の高画質専用用紙）の場合、定着装置２５を通過する転写材Ｑの速度を落として定着性を高める動作を行うことが一般的である。その際、定着装置２５に紙先端部が侵入し始めるとき、紙後端部は現像動作を行っている。そのため感光ドラム２０及び現像ローラ６１等の回転速度も同様に落としている（この動作を以下高画質モードと称す）。
【００１２】
以上の一連の画像形成動作は、装置各部に与えられるバイアス電圧をはじめとする様々なパラメータが組み合わされてなる画像形成条件の下で実行される。画質が良好で、しかも安定した画像形成を行うためには、適切な画像形成条件の下で画像形成が行われるようにすることが重要である。この画像形成条件を設定するにあたっては、様々な画像上の制約条件を満足する必要がある。
【００１３】
所望の画像濃度を得ることはもちろん、特にこの種の画像形成装置で発生する画像ベタ部後端の濃度が濃くなってしまう所謂「はき寄せ」と呼ばれる画像不良や、感光ドラム２０上の背景部にトナーが現像してしまい転写紙上に現れる「カブリ」と呼ばれる現象を抑制しなくてはならない。そのため、常に上記した制約条件を満足するよう画像形成条件を設定する必要がある。例えば、はき寄せに関しては現像バイアスに立ち下がり規定バイアスを設ける方法が考案されている（特許文献１）。
【００１４】
また、この種の画像形成装置では以下の（１）、（２）、（３）の場合において装置及びトナー特性の変化が主原因となって画像濃度が変化することが知られている。
（１）ユーザーが高画質モードを使用した場合
（２）装置の使用環境が変動した場合
（３）長期間にわたって画像形成装置を使用した場合
【００１５】
上記した場合における画像濃度変化を防止するために、（１）の場合においては感光ドラム２０の表面電位を変化させる方法が提案されている（特許文献２）。（２）の場合においては帯電バイアスを変化させることで、現像コントラストを調整する方法が提案されている（特許文献３）。また、（３）の場合においては装置の稼動状況に応じて、振動バイアスの振幅及び帯電バイアスを変化させる方法が提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平７−１３４４８０号公報
【特許文献２】特開平７−２０９９３３号公報
【特許文献３】特開平５−８８４９６号公報
【特許文献４】特開２００４−１３８６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記した（１）、（２）、（３）の場合において、従来の画像形成装置を使用すると、画像濃度だけでなく、はき寄せやカブリの発生レベルも変化してしまう。これは、前述したように、それぞれの場合において画像形成装置やトナーの特性が変化してしまうためである。
【００１７】
ここで、以下に図１８を用い、特にはき寄せと呼ばれる画像不良を説明する。図１８は感光ドラム２０と現像ローラ６１を長手方向から観測した、はき寄せのメカニズムを説明
するための模式図である。はき寄せは以下に示すメカニズムにより発生すると考えられている。
【００１８】
はき寄せとは、図１８に示すように、画像後端部Ｈにトナーが多く集まる現象である。これは、図１８に示すように感光ドラム２０と現像ローラ６１との間にＡＣバイアスを印加すると、樽型の電界Ｄが生じる。すると、現像ローラ６１の表面に付着しているトナーＴは電界によって形成される電気力線Ｓに沿って、感光ドラム２０と現像ローラ６１の間を往復運動するため、感光ドラム２０と現像ローラ６１の最近接点よりも外側に向かって移動する。つまり、ＡＣバイアスを印加すると、現像領域内の飛翔トナーＴ１は常に現像領域外方に移動する速度成分を持つようになる。
【００１９】
次に、感光ドラム２０と現像ローラ６１とが図１８に示す矢印方向に回転し、感光ドラム２０に潜像が作られている場合、つまり、実際の現像中の場合について説明する。
【００２０】
図１８に示す、感光ドラム２０に形成された潜像のうち−１００Ｖの電位の位置が可視部分、即ちトナー像を形成する領域Ｒ１であり、−５００Ｖの電位の位置が感光ドラムの背景部電位であり、トナー像が形成されない領域Ｒ２である。
【００２１】
可視部分が現像領域内に達すると、現像ローラ６１上のトナーＴは可視部分に付着していくが、上記したように飛翔しているトナーＴ１には現像領域外方向に移動する速度成分があるため、可視部分の上流側へと移動する。また、電位が−１００Ｖである領域Ｒ１と電位が−５００Ｖである領域Ｒ２の境目においては、領域Ｒ２から領域Ｒ１に向かう電界が生じている。それにより、可視部分の上流側へと移動してきたトナーＴ１は、この境目で止まってしまう。そのため、可視部分の上流及び中央部よりも後端部のトナー量が多くなってしまう。その結果、このようなはき寄せＨが形成される。
【００２２】
画像濃度に関して、前述の（１）、（２）、（３）それぞれの場合の特許文献においては、常に安定した画像濃度が得られるように各々の画像形成条件を適正化しているが、はき寄せ、カブリに対し効果がある対策ではない。更に特許文献１に挙げたような方法だけでは変化するはき寄せの発生レベルに対しその対策効果は不十分である場合がある。
【００２３】
そこで、前述の（１）、（２）、（３）のような場合においても画像濃度やカブリを適正に保ちながら、はき寄せの発生が抑えられた常に高品位な画像を形成することのできる技術の確立が望まれている。
【００２４】
本発明は上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、像担持体の回転速度を変化させた場合においても、はき寄せの抑制された高品位な画像を安定して形成する画像形成装置を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の他の目的は、使用環境が変動した場合においても、はき寄せの抑制された高品位な画像を安定して形成する画像形成装置を提供することにある。
【００２６】
また、本発明の他の目的は、長期にわたって画像形成装置を使用した場合においても、はき寄せの抑制された高品位な画像を安定して形成する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】
【００２７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記帯電部材に印加する帯電バイアスをＶｃ、前記像担持体上に形成された静電潜像の可視部電位をＶｌとしたときに、Ｖｃ及びＶｍｉｎの値を一定値とし、
｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を像担持体の回転速度の変動に応じて変化させることを特徴とする。
【００２８】
また、静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と所定の間隔を保持して対向し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
を備え、前記静電潜像を可視像とするために前記現像剤担持体に現像バイアスが印加される画像形成装置において、
前記現像バイアスは、
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ピーク電圧Ｖｍａｘと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ピーク電圧Ｖｍｉｎとを有する振動バイアス電圧であり、
前記像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位をＶｄ、可視部電位をＶｌとしたときに、
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の電位差絶対値を一定値とするように、かつ、像担持体の回転速度の変動に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、はき寄せの抑制された高品位な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【実施例１】
【００３１】
（画像形成装置）
本実施例における画像形成装置を図１に示す。画像形成装置１００において、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム１は、一次帯電器２にて一様に帯電される。次に外部装置より入力された画像情報に対応して、潜像形成手段としての露光装置３より感光ドラム１上に光照射を行い静電潜像を形成する。この感光ドラム１上の静電潜像は、現像剤としてのトナーＴを担持する現像剤担持体としての現像装置１０において、一次帯電器２の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有するトナーＴにより可視像すなわちトナー像とされる。
【００３２】
前記トナー像は転写帯電器４にて転写材Ｑに転写される。転写材Ｑは感光ドラム１より
分離され、続いて定着装置６に搬送され定着された後に永久像となる。また、転写帯電器４で転写されずに残った感光ドラム１上の現像剤としてのトナーＴは、クリーニング装置５にて除去され、感光ドラム１は次の画像形成プロセスに供される。
【００３３】
感光ドラム１の駆動部には感光ドラム速度変更手段７が配設され、不図示の制御手段により、転写材Ｑの種類又は外部情報に基づいて感光ドラム１の回転速度を任意に変更可能となっている。
【００３４】
（現像装置）
次に、現像装置１０について詳しく説明する。本実施例における現像装置１０は、非磁性一成分非接触現像方式の現像器に本発明を適用したものである。現像装置１０は、感光ドラム１と、現像剤担持体としての現像ローラ１１と、現像剤供給部材としてのＲＳローラ１２と、トナー量規制部材１３と、絶縁性の非磁性一成分現像剤であるトナーＴと、板状のトナー撹拌部材１４を備える。また、感光ドラム１とトナーＴを担持した現像ローラ１１とは一定間隔を保持して対向している。
【００３５】
以下、現像装置１０が備える各部材について説明する。
【００３６】
感光ドラム１として、φ２４ｍｍのアルミニウム素管表面に、ＯＰＣ等の感光材料を塗工して構成されている部材を用いる。現像ローラ１１として、φ１２ｍｍのアルミニウム素管表面に、カーボン、グラファイトを分散したフェノール樹脂溶液をスプレー塗工した部材を用いる。現像ローラ両端部にはＳＤコロ（不図示）を設置し、感光ドラム表面に突き当てることで、ＳＤギャップ（現像ローラ１１と感光ドラム１との間隔）を保つ。本実施例における現像装置１０のＳＤギャップは３００μｍとする。ＲＳローラ１２として、芯金上にポリウレタンフォームを設けた直径１２ｍｍのローラを用いる。トナー量規制部材１３として厚さ０．１ｍｍのリン青銅板の表面にポリアミドをラミネート加工したものを用いる。
【００３７】
次に、現像装置１０の動作について説明する。
【００３８】
トナーＴは負帯電性であり、かつイエロー・マゼンタ・シアン・ブラック各色いずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性一成分トナーである。トナー撹拌部材１４は、図中矢印の方向に回転できるように設けられ、トナー収納部中のトナーＴを現像ローラ１１へ搬送している。現像容器仕切り板１５は、常に一定量のトナーＴを現像ローラ１１近傍のＲＳローラ１２上に供給すべく仕切り板の高さは適正化されている。
【００３９】
ＲＳローラ１２は、現像ローラ１１に当接されており、ニップ部でカウンタ方向に回転することでトナーＴを現像ローラ１１上に供給すると同時に、感光ドラム対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ１１上のトナーを剥ぎ取っている。
【００４０】
現像ローラ１１には、トナー量規制部材１３として規制ブレードが当接されており、現像ローラ１１上のトナーを規制してトナー薄層を形成し、現像領域に搬送されるトナー量を規定すると共に、トナーを帯電させている。
【００４１】
上記の構成において所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ１１の表面に付着して現像領域に搬送されてきたトナーＴは、現像ローラ１１に印加される現像バイアスによって現像ローラ１１と感光ドラム１との間で往復運動を行うことで感光ドラム１の表面に形成された静電潜像を可視化する。
【００４２】
（画像形成装置における各設定条件）
感光ドラム１は、図１に示す矢印方向に通常５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転し、感光ドラム速度変更手段７によって、２５ｍｍ／ｓｅｃ及び１６ｍｍ／ｓｅｃの速度に変更可能となっている。また、バイアス制御手段としての現像バイアス切り換え手段１８によって、感光ドラム速度に応じて現像バイアスを切り換える。
【００４３】
現像ローラ１１は、図１に示す矢印方向に回転し、感光ドラム１に対して周速差１５０％の回転速度で回転する。現像ローラ表層のトナーを均一な薄層にするため、トナー量規制部材１３は、現像ローラ１１の回転方向に対してカウンタ方向に１５ｇ／ｃｍの線圧で現像ローラ１１と当接している。
【００４４】
（現像バイアス電圧波形）
次に本実施例において現像ローラ１１に印加される現像バイアス電圧波形について図２を用いて説明する。
【００４５】
本実施例において、現像バイアス電圧は、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた振動バイアス電圧を用いている。ここでは、図２に示すように、飛翔電圧Ｖｍａｘ１を−１１５０Ｖ、引き戻し電圧Ｖｍｉｎ１を＋６５０Ｖ、時間平均電圧Ｖｄｃを−２５０Ｖに設定している。その結果、ピーク間電圧Ｖｐｐ（ＶｍａｘとＶｍｉｎの電位差）は１８００Ｖ、Ｄｕｔｙ（デューティー）比は５０％となる。
【００４６】
ここで飛翔電圧Ｖｍａｘとは、現像ローラ１１上の負極性に帯電されたトナーＴを感光ドラム１上に形成された静電潜像の背景部電位Ｖｄや可視部最小電位Ｖｌに対して、飛翔させる方向に付勢する電圧のこという。換言すれば、現像剤であるトナーＴを現像剤担持体である現像ローラ１１から像担持体である感光ドラム１に向かう方向に付勢するピーク電圧である。
【００４７】
また、引き戻し電圧Ｖｍｉｎとは、背景部電位Ｖｄ及び可視部最小電位Ｖｌに飛翔したトナーの一部及び大部分を現像ローラ１１に引き戻す方向に付勢する電圧を示している。換言すれば、トナーＴを感光ドラム１から現像ローラ１１に向かう方向に付勢するピーク電圧である。
【００４８】
Ｄｕｔｙ比とは、飛翔電圧Ｖｍａｘ１の印加時間（Ｔｍａｘ１）と引き戻し電圧Ｖｍｉｎ１の印加時間（Ｔｍｉｎ１）の和（即ち、交流波形の１周期の時間Ｔｓ）に対する、飛翔電圧Ｖｍａｘ１の印加時間を示す。また、交流周波数は３ｋＨｚに固定設定している。
【００４９】
次に感光ドラム上電位について説明する。一次帯電器２により帯電バイアスＶｃを印加し感光ドラム表面を帯電した後、潜像形成手段としての露光装置３により感光ドラム１上に光照射を行い静電潜像を形成する。これにより感光ドラム上の背景部電位Ｖｄ＝−５００Ｖ、可視部最小電位Ｖｌ＝−１００Ｖになるように設定している。
【００５０】
次に本実施例の詳細な説明に移る。
【００５１】
表１に本実施例における現像バイアス制御の設定値を示す。なお本実施例においては、飛翔電圧Ｖｍａｘの値を変化させることで、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値を変化させている。また｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値を変化させたときにはＤｕｔｙ比を調節し、時間平均電圧Ｖｄｃは−２５０Ｖとして固定している。表１は、実施例１における感光ドラム速度に対する現像バイアスの設定条件を示したものである。
【００５２】
【表１】
2006313257.tif 000003
【００５３】
はき寄せは、感光ドラム上の潜像電位差が大きいほど目立つ。例えば、ベタ画像の次にベタ白画像が存在するような、潜像電位が急激に変化する領域において発生しやすい。図３に本発明の効果を調べるために用いた画像パターンの一部を示す。これは、縦×横が３０ｍｍ×２０ｍｍのベタ画像の次にベタ白画像が続く画像である。この画像を画像スキャナシステムにてパーソナルコンピュータ内に取り込み、画像濃度を０から２５５の数値データに変換する。図４はサンプル画像のＹ軸に対する濃度分布を示す。
【００５４】
次に、はき寄せ部の数値化の測定方法を説明する。
【００５５】
図４において、ＹｂからＹｃの範囲がＹａからＹｂの範囲よりも濃度が大きい。つまり、ＹｂからＹｃまでがはき寄せ領域である。図中の斜線部分がはき寄せ濃度の積分値であり、１ミリメートルあたりの濃度変化をはき寄せ値とした。図で示したはき寄せデータの場合、はき寄せ領域Ｙｂ−Ｙｃの値が４（ｍｍ）、はき寄せ濃度の積分値（図中斜線部分）が１６０（ｄｉｇ）である。したがって、はき寄せ値は１６０／４＝４０（ｄｉｇ/ｍ
ｍ）となる。
【００５６】
本発明者らの実験によれば、はき寄せ値が２０（ｄｉｇ/ｍｍ）以下になれば、目視に
よるはき寄せは目立たなくなる。そこで、はき寄せ値２０以下を良好画像とした。
【００５７】
以下に比較例を用いて本発明の効果を説明する。
【００５８】
（比較例１）
比較例１として画像形成装置及び現像装置の構成は実施例１と同様であるが、感光ドラムの回転速度を変化しても現像バイアスは同一条件のものを使用した。比較例１の現像バイアスは、実施例１の感光ドラム速度５０ｍｍ／ｓｅｃ時と同様であり、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、交流周波数３ｋＨｚ、時間平均電圧Ｖｄｃ＝−２５０Ｖ、現像Ｄｕｔｙ比５０％の矩形波で形成されたものである。
【００５９】
比較実験として、通常の感光ドラム速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で５０枚印字し、５０枚後に感光ドラム速度２５ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０枚印字し、更に感光ドラム速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で５０枚印字した後、感光ドラム速度１６ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０枚印字する、という１サイクル１２０枚の印字を行う。つまり感光ドラム速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で５０枚印字するごとに、５０ｍｍ／ｓｅｃ→２５ｍｍ／ｓｅｃ、５０ｍｍ／ｓｅｃ→１６ｍｍ／ｓｅｃを繰り返し、３サイクル合計３６０枚印字した。そして、各画像のベタ濃度を市販されている反射型濃度測定器を用いて測定し、はき寄せ値は上記した方法にて測定した。図５は、その際のタイミングチャート及び印字画像１０枚平均のベタ画像濃度及びはき寄せ値の対応図を示す。
【００６０】
図５に示すように、比較例１では感光ドラム速度が変化すると、ベタ画像濃度及びはき寄せ値が大きく変化してしまう。それに対して、実施例１では感光ドラム速度を変化させてもベタ画像濃度、はき寄せ値、共にほぼ一定の値になる。
【００６１】
以下に上記理由を詳しく説明する。
【００６２】
図６に感光ドラム速度を低下させたときのはき寄せ値の推移を示す。また、図７に感光ドラム速度を低下させたときのベタ画像濃度の推移を示す。破線は現像バイアスを一定にした比較例１の場合、実線は本実施例１の構成で感光ドラムの回転速度の低下に応じて、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくした場合のものである。
【００６３】
なお、各実施例では｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態について説明しているが、通常背景部電位Ｖｄは帯電バイアスＶｃの設定値と対応して一定値をとる。そのため、帯電バイアスＶｃ及び引き戻し電圧Ｖｍｉｎの値を一定値とするよう制御することでも、ほぼ同様の効果を得ることができ、濃度変化、はき寄せ画像及びカブリを低減することができる。
【００６４】
図６に示すように、現像バイアスを一定にした比較例１の場合、感光ドラム速度が下がるにつれてはき寄せが悪化し、はき寄せ値２０を超えてしまう。また、図７に示すように、感光ドラム速度が下がるにつれて画像濃度が高くなってしまう。それに対して、実施例１の構成では感光ドラム速度が変化してもはき寄せ値は２０以下に抑えることができ、かつ、画像濃度も一定に保つことができている。
【００６５】
実施例１の構成がはき寄せ画像及び濃度変化を低減できたことは以下の理由である。
【００６６】
まずはき寄せ画像について説明する。はき寄せ画像は、前述したように感光ドラムと現像ローラ間のトナーの往復運動によって生じる。よって、トナーの往復運動の回数が多いほど、はき寄せが悪化し易い。感光ドラム速度が下がるにつれてはき寄せ画像が悪化するのはこのためである。
【００６７】
一方、はき寄せは現像ローラと感光ドラムとの間の樽型電界が強い方が悪化し易くもなる。例えばトナーの往復運動の回数が同じであるとき、上記樽型電界が強い場合においては（つまり現像Ｖｐｐが大きい場合は）、トナーが現像領域外方向へのより強い力を受けその方向への速度成分が大きくなることによって、はき寄せ画像がより強く現れるようになる。
【００６８】
実施例１においては、比較例１に対し｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくすることにより樽型電界を弱めることで、はき寄せ画像を比較例１よりも良化することができている。これが比較例１と実施例１の場合においてはき寄せ画像に差が生じる理由である。一方で、本制御によりトナーの往復運動の回数は多少増加すると考えられるが、電界を弱める作用の方が効果が大きい。
【００６９】
次に画像濃度について説明する。画像濃度は現像に寄与するトナー量が多いほど濃い。比較例１において感光ドラムの回転速度を低下させた際には、現像ローラ上に静電的鏡映力で付着しているトナーに対し、現像バイアスが十分な時間印加される。そのため、これまで現像ローラ上から離れられず現像に寄与できなかったトナーが現像ローラから離れ、現像に寄与することができるようになる。結果、感光ドラムの回転速度を低下させた場合に画像濃度が濃くなる。
【００７０】
一方、実施例１においては、特に｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で、感光ドラムの回転速度の変動に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくするという制御を行っている。これにより、現像ローラ上のトナーが飛翔するための電界を選択的に弱め、現像に寄与するトナー量を一定にすることで画像濃度を一定に保つことができる。
【００７１】
なお、振動バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを、感光ドラム速度に応じて小さくするという制御を行うことによっても、本発明における制御を行った場合と同様に、はき寄せ画像に関しては一定の効果がある。これは前述の本発明の効果が得られたのと同様の理由であると考えられる。
【００７２】
しかしながら、この方法は主にカブリの観点から望ましくない。それは以下の理由による。例えば感光ドラムの速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ→２５ｍｍ／ｓｅｃとした場合、現像バイアスを５０ｍｍ／ｓｅｃの設定のまま一定にしておくと、比較例１に示したように画像濃度は濃くなり、はき寄せは悪化する。前述したように、これは現像に寄与するトナーが多い、現像過多の状態である。そのとき、感光ドラム上の背景部電位Ｖｄに現像するトナーも多くなる所謂地カブリが悪化する。
【００７３】
図８に現像バイアスを一定にした場合（比較例１）とＶｐｐ制御を行った場合、及び本実施例１における場合の感光ドラム速度に対する紙上カブリの変化を示す。Ｖｐｐ制御方法は、実施例１で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくしたのと同じ値だけ、Ｖｐｐを小さくしている。ここで、カブリの測定は東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを用いて測定し、下式より算出した。
【００７４】
カブリ（反射率）（％）＝標準紙の反射率（％）−サンプル非画像部の反射率（％）
図８に示すように、感光ドラム速度の低下に伴い、比較例１の一定バイアス制御において、カブリは顕著に悪化している。さらには、Ｖｐｐ制御によってもカブリ抑制効果は十分ではない。一方、本実施例においては、カブリが感光ドラムの速度低下に関係なく低い値で安定している。
【００７５】
カブリに関して、Ｖｐｐ制御によるものと実施例１とで得られた効果が違うのは以下の理由による。Ｖｐｐ制御による場合と実施例１による場合とのバイアス制御の差異を示した対応表を表２に示す。ここでは例として感光ドラム回転速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ→２５ｍｍ／ｓｅｃに変更した場合を示す。Ｖｐｐ制御、実施例１とも同様にピーク間電圧を１００Ｖ小さくするように制御している。また、時間平均電圧Ｖｄｃについては両者とも一定であり、Ｖｄｃ＝−２５０Ｖとしている。
【００７６】
【表２】
2006313257.tif 000004
【００７７】
表２に示すように、Ｖｐｐ制御の場合は、現像ローラ上から感光ドラム上の背景部電位Ｖｄである背景部Ｂ１に対しトナーＴが飛翔するよう付勢される電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｄ｜が実施例１よりも大きくなり、感光ドラム上の背景部Ｂ１からスリーブ上に飛翔するよう付勢される電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜が実施例１よりも小さくなってしまう。その結果、トナーＴが背景部Ｂ１に飛翔するための力が強くなり、感光ドラム上の背景部Ｂ１に付着するトナー量が増加し地カブリが悪化する。
【００７８】
Ｄｕｔｙ比を５０％に維持したまま時間平均電圧Ｖｄｃを調整し、飛翔電圧Ｖｍａｘ及び引き戻し電圧Ｖｍｉｎを実施例１と同じにする制御方法があるが、この場合は時間平均電圧Ｖｄｃを−２００Ｖとしなければならず、画像濃度の低下が著しい。一方、本実施例においては｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定したまま、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくし、Ｄｕｔｙ比を調整することでＶｄｃを一定にしており、カブリを抑制しつつ画像濃度を適正に保
つことが可能となる。
【００７９】
なお、本実施例においては、飛翔電圧Ｖｍａｘの値を制御することにより上記効果を得たが、制御手段により露光装置の光照射量を変更して可視部最小電位Ｖｌの値を変更することによっても感光ドラム速度の低下によるはき寄せ画像の悪化や、画像濃度変化を抑える効果が得られる。
【００８０】
上記の効果が得られる理由は、飛翔電圧Ｖｍａｘの値を制御する時とは異なっている。例えば、感光ドラムの速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ→２５ｍｍ／ｓｅｃとした場合、可視部最小電位Ｖｌ＝−１００Ｖ→Ｖｌ＝−１５０Ｖに制御することによって｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくすると、｜Ｖｄ−Ｖｌ｜の潜像コントラストが小さくなる。これによりＶｄからＶｌへ向かうエッジ効果電界が小さくなる。するとエッジ電界によるトナーのせき止め効果が和らぐことにより、はき寄せを良化することができる。また同時に｜Ｖｄｃ−Ｖｌ｜の現像コントラストが小さくなることにより、画像濃度の増加分を抑制することが可能となる。
【００８１】
以上挙げた理由から、本発明の実施例１のように感光ドラムの回転速度が低下した場合においては、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を一定値にしたまま、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくするという制御を行うことで、感光ドラムの回転速度低下に応じて変動する画像濃度及び地カブリを抑制し、はき寄せ画像を低減することができる。
【００８２】
なお、実施例１においては、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝１１５０Ｖ、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝１０５０Ｖ、９５０Ｖ、９００Ｖの値を用いたが、ＳＤギャップ、感光ドラム、現像ローラ径等の諸条件によって最適な値は変化する。そのため、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の固定値及び｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の変化量は各画像形成装置の諸条件に応じた任意の値を用いることで本発明の効果を得ることができる。また、背景部電位Ｖｄ、可視部最小電位Ｖｌを不図示の電位センサーにより検知し、フィードフォアード制御あるいはフィードバック制御することで、より精度の高い現像バイアス設定を行うことも可能である。また、本実施例においては本発明の効果が分かりやすいようにＶｄｃ＝−２５０Ｖの一定値としたが、これに限定されるものではなく、画像上ベタ黒濃度が充分に得られる値であれば良い。
【実施例２】
【００８３】
本実施例は、画像形成装置の使用環境が変化した際に前述の現像バイアス制御を行う発明に関するものである。
【００８４】
本実施例における画像形成装置について説明する。以下に記述する点以外は、基本的に実施例１と同じものであり重複を避けるため説明を省略する。実施例２における画像形成装置には、周囲の環境情報を検知するセンサーが備えられており、温度及び湿度を検知することによりその環境における絶対湿度（ｇ／ｍ３）を求める機能が備わっている（不図示）。
【００８５】
次に本実施例における現像バイアスについて述べる。
【００８６】
本実施例における現像バイアスは、実施例１で説明した図２に示す関係を基本とする。なお、交流周波数は３ｋＨｚで固定である。
【００８７】
次に、本実施例における感光ドラム上電位について説明する。
【００８８】
本実施例においては、図１に示す一次帯電器２により帯電バイアスＶｃを印加し、感光ドラム表面を帯電する。一般的に帯電バイアスＶｃを絶対湿度の変化に係らず一定とする
場合、空気中の絶対湿度に応じて感光ドラム上の背景部電位Ｖｄは変化する。
【００８９】
表３にＶｃを一定としたときの絶対湿度に対するＶｄの変動、及び可視部最小電位Ｖｌの変動を示す。例えば表３に挙げた絶対湿度５．８（ｇ／ｍ３）とは、温度２２℃、湿度３５％の環境を指す。
【００９０】
【表３】
2006313257.tif 000005
【００９１】
本実施例においては、帯電バイアスＶｃを一定とした場合において本発明の効果を検証する。各環境において変動するＶｄに合わせＶｍｉｎを調整する操作を行い、後述するように｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の値を一定に保つよう制御を行う。
【００９２】
次に本実施例の詳細な説明に移る。
【００９３】
表４に本実施例における各環境の絶対湿度と現像バイアス制御の設定条件との関係を示す。本実施例においては、絶対湿度の増加に応じて｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜値を一定値に固定したまま｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値を小さくするよう制御を行う。ここでは、Ｖｍａｘ値を変えることで、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値の値を変化させている。また、各環境においてＤｕｔｙを調節し、Ｖｄｃは−２５０Ｖで一定となるようにしている。
【００９４】
【表４】
2006313257.tif 000006
【００９５】
以下に比較例を用いて本発明の効果を説明する。
（比較例２）
比較例２として画像形成装置の構成は実施例２と同様であるが、環境検知によって絶対湿度が変化しても現像バイアスを同一条件に制御するものを使用した。比較例２の現像バイアスは実施例２の絶対湿度１．４ｇ／ｍ３の時と同等であり、振動バイアス振幅Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、交流周波数３ｋＨｚ、現像Ｄｕｔｙを調整し、時間平均電圧Ｖｄｃ＝−２５０Ｖとしている。
【００９６】
比較実験として、各環境において同一の画像形成装置を用いて、表４に挙げた３種類の使用環境において、１０枚ずつ印字を行った。各画像のベタ濃度を市販されている反射型濃度測定器を用いて測定し平均値をとった。はき寄せは実施例１の中で示した方法にて各画像測定し、その平均値をとった。
【００９７】
図９に上記実験により得られた結果をもとに横軸に絶対湿度を、縦軸にはき寄せ値をプロットしたものを示す。また、図１０には横軸に絶対湿度を、縦軸にベタ濃度をプロットしたものを示す。破線は現像バイアス一定の比較例２、実線は表４に示す本実施例の制御を行ったものである。図９に示すように比較例２では、絶対湿度が変化するとはき寄せが悪化し、はき寄せ値２０を超えてしまう。
【００９８】
また、図１０に示すように、絶対湿度が上がるにつれて画像濃度が高くなってしまう。それに対して実施例２の構成では絶対湿度が変化してもはき寄せ値は２０以下に抑えることができ且つ、画像濃度も一定に保つことができている。
【００９９】
実施例２の構成がはき寄せ画像及び濃度変化を低減できたことは以下の理由である。はじめに、はき寄せ画像について説明する。
【０１００】
絶対湿度が増加するに伴い、現像ローラ上のトナーの帯電量分布は図１１に示すように変化する。帯電量分布は絶対湿度の増加に伴い＋側（帯電量の絶対値が小さくなる方向）にシフトし、更にその分布がブロードになる。この現象が起こる理由は、冬場等の乾燥した環境において摩擦帯電が起こりやすいことを考えれば容易に想像できる。
【０１０１】
このようなトナーの帯電特性の変化が、現像バイアスを一定にした比較例２の構成において、はき寄せが悪化した理由である。はき寄せ画像は実施例１においても述べたように、感光ドラムと現像ローラ間にてトナーの往復運動によって生じるものである。よって、トナーの往復運動の回数が多いほど、はき寄せが悪化し易い。
【０１０２】
装置の使用環境により、トナーの帯電量分布が図１１に示すように＋側にシフトすると、トナーが現像バイアスによって受けるクーロン力が減少する。これによって現像ローラ上から感光ドラム上にトナーが到達するまでの往復運動の回数が増加し、はき寄せが悪化する。
【０１０３】
一方、はき寄せは現像ローラと感光ドラムとの間の樽型電界が強い方が悪化し易くもなる。例えば、トナーの往復運動の回数が同じであるとき、上記樽型電界が強い場合においては（つまり現像Ｖｐｐが大きい場合は）、トナーが現像領域外方向へのより強い力を受けその方向への速度成分が大きくなることによって、はき寄せ画像がより強く現れるようになる。
【０１０４】
実施例２においては、比較例２に対し｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくすることにより上記樽型電界を弱めており、はき寄せ画像を比較例２よりも良化することができている。これが比較例２と実施例２の場合において、はき寄せ画像に差が生じる理由である。一方で、本制御によりトナーの往復運動の回数は多少増加すると考えられるが、電界を弱める作用の方がはき寄せ画像に対し効果が大きい。
【０１０５】
次に画像濃度について説明する。
【０１０６】
画像濃度は現像に寄与するトナー量が多いほど濃くなる。装置の使用環境が変動し絶対湿度が増加すると、上記したトナーの帯電量分布の変化が起こる。これにより、トナーと現像ローラとの間の静電的鏡映力が減少することにより、現像ローラからトナーが離れやすくなる。その結果、現像に寄与するトナー量が増加し画像濃度が濃くなる。そこで本実施例においては装置の使用環境により｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくするという制御により、現像ローラ上のトナーが飛翔するための電界を選択的に弱め、現像に寄与するトナー量を一定にすることで画像濃度を一定に保つことができる。
【０１０７】
一方で振動バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを、絶対湿度の増加に応じて小さくするという制御を行うことによっても、本発明における制御を行った場合と同様に、はき寄せ画像に関しては一定の効果がある。これは前述の本発明の効果が得られたのと同様の理由であると考えられる。
【０１０８】
しかしながら、この方法は実施例１でも述べたように、カブリの観点から望ましくない。それは以下の理由による。
【０１０９】
例えば、使用環境が絶対湿度１．４ｇ／ｍ３→１８ｇ／ｍ３に変動した場合、現像バイアスを１．４ｇ／ｍ３時のまま一定にしておくと、比較例２に示したように画像濃度は濃くなり、はき寄せは悪化する。前述したようにこれは現像に寄与するトナーが多くなった現像過多の状態である。そのとき、同時に感光ドラム上の背景部電位Ｖｄに現像されるトナーも多くなる所謂地カブリ現象が悪化する。
【０１１０】
図１２は、現像バイアスを一定にした場合、Ｖｐｐ制御を行った場合、及び本実施例における場合それぞれの、各絶対湿度（ｇ／ｍ３）に対する紙上カブリの変化を示す。Ｖｐｐの制御方法は、Ｖｄｃを変化させ、実施例２で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくしたのと同じ値だけ、Ｖｐｐを小さくしている。
【０１１１】
図１２に示すように、絶対湿度の変化に伴い、比較例２の一定バイアス制御においてカブリは顕著に悪化している。さらには、Ｖｐｐ制御によってもカブリ抑制効果は十分ではない。一方本実施例においては、カブリが絶対湿度の変化によっても低い値で安定している。
【０１１２】
カブリに関して、Ｖｐｐ制御によるものと実施例２とで得られた効果が違う理由は実施例１で述べたので、ここでは省略することとする。
【０１１３】
なお本実施例においては、Ｖｍａｘ値を制御することにより上記効果を得たが、実施例１でも述べたようにＶｌ値を変更することによっても感光ドラム速度の低下によるはき寄せ画像の悪化や、画像濃度変化を抑える効果が得られる。この理由に関しても実施例１と同様でありここでは省略する。
【０１１４】
以上挙げた理由から、本発明の実施例２のように、装置の使用環境が変動した場合においては、絶対湿度の増加に応じて｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を一定値にしたまま、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくするという制御を行うことで、画像濃度及び地カブリの変動を抑制し、はき寄せ画像を低減することができる。
【０１１５】
なお、実施例２においては、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝１１００Ｖ、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝１１１０、１０００Ｖ、８９０Ｖの値を用いたが、ＳＤギャップ、感光ドラム、現像ローラ径等の諸条件によって最適な値は変化する。そのため、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の固定値及び｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の変化量は各画像形成装置の諸条件に応じた任意の値を用いることで本発明の効果を得ることができる。また、本実施例においては本発明の効果が分かりやすいようにＶｄｃ＝−２５０Ｖの一定値としたが、これに限定されるものではなく、画像上ベタ黒濃度が充分に得られる値であれば良い。
【０１１６】
本実施例においては絶対湿度によって変動する感光ドラム上電位について、それを補正するようにＶｍｉｎを制御し｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を一定に保つ場合について示したが、一方では環境検知の結果をフィードバックして帯電バイアスＶｃを調整し、Ｖｄを使用環境に係らず一定に保つ方法も考えられる。この場合にはＶｍｉｎを一定値とすることで｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を環境によらず一定値とすることができる。更には帯電バイアスＶｃ及びＶｍｉｎを装置の使用環境によらず一定値とした場合においても、使用環境に応じて｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を変化させる制御を行うことにより、本発明における作用効果を得ることができるのは明らかである。
【実施例３】
【０１１７】
本実施例は、画像形成装置の使用情報に応じて前述の現像バイアス制御を行う発明に関するものである。
【０１１８】
本実施例における画像形成装置について説明する。以下に記述する点以外は、基本的に実施例１と同じものであり重複を避けるため説明を省略する。実施例３における画像形成装置は、印字枚数、トナー残量、現像スリーブの回転数等の情報及び現像バイアス電圧の制御値を、別途設けられた記憶媒体（不図示）に格納し、それらの情報を画像形成装置本体の制御部が通信制御することにより、現像バイアス制御を自由に行うことができる機構を備えている。
【０１１９】
次に、本実施例における現像バイアスについて述べる。
【０１２０】
本実施例における現像バイアスは、実施例１で説明した図２に示す関係を基本とする。なお、交流周波数は３ｋＨｚで固定である。
【０１２１】
次に、本実施例における感光ドラム表面の電位について説明する。一次帯電器２は、帯電バイアスＶｃを印加し感光ドラム表面を帯電する。これにより、背景部電位Ｖｄ＝−５００Ｖ、可視部最小電位Ｖｌ＝−１００Ｖになるように設定している。本実施例においては、Ｖｃ及びＶｍｉｎを耐久枚数によらず一定とし、更に耐久枚数によって感光ドラム上電位は一定であるとした。本実施例においては非接触現像方式を用いているため、耐久による感光ドラム表面層の削れが少なく、Ｖｄ及びＶｌの変動が少ないためその影響をほぼ無視できる。
【０１２２】
次に、本実施例の詳細な説明に移る。
【０１２３】
表５に前記記憶媒体の使用情報に応じて実施する現像バイアス制御の設定条件を示す。本実施例においては、使用情報に印字枚数を用い、耐久枚数に応じて｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜値を一定値に固定したまま｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値を小さくするよう制御を行う。ここでは、Ｖｍａｘ値を変えることで、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜値の値を変化させる方法を用いた。また、それぞれの耐久枚数においてＤｕｔｙを調節し、Ｖｄｃは−２５０Ｖで一定となるようにしている。
【０１２４】
【表５】
2006313257.tif 000007
【０１２５】
以下に比較例を用いて本発明の効果を説明する。
【０１２６】
（比較例３）
比較例３として画像形成装置の構成は実施例３と同様であるが、耐久枚数が変わっても現像バイアスは同一条件のものを使用した。比較例３の現像バイアスは実施例３の初期状態時と同等であり、振動バイアス振幅Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、交流周波数３ｋＨｚ、現像Ｄｕｔｙを調整し、時間平均電圧Ｖｄｃ＝−２５０Ｖとしている。
【０１２７】
比較実験として、各環境において同一の画像形成装置を用いて、表５に挙げたそれぞれの耐久枚数において、１０枚ずつ印字を行った。各画像のベタ濃度を市販されている反射
型濃度測定器を用いて測定し平均値をとった。はき寄せは実施例１の中で示した方法にて各画像測定し、その平均値をとった。
【０１２８】
図１３に上記実験により得られた結果をもとに横軸に耐久枚数を、縦軸にはき寄せ値をプロットしたものを示す。また、図１４には横軸に耐久枚数を、縦軸にベタ濃度をプロットしたものを示す。破線は現像バイアス一定の比較例３、実線は表５に示す本実施例の制御を行ったものである。図１３に示すように比較例３では耐久枚数が増加するのに伴い、はき寄せが悪化し、はき寄せ値２０を超えてしまう。
【０１２９】
また、図１４に示すように、耐久枚数が増加するのに伴い画像濃度が高くなってしまう。それに対して実施例３の構成では耐久枚数が増加しても、はき寄せ値を２０以下に抑えることができ、且つ、画像濃度も一定に保つことができている。
【０１３０】
比較例３及び実施例３において以上のような結果が得られた理由を以下に説明する。一般的に、耐久枚数が増加していくと、現像ローラ上のトナーの帯電量分布は図１５に示すように変化する。この現象が起こる理由は、実施例１で述べた現像工程で使用（印字）されなかったトナーが、図１中のトナー量規制部材１３、ＲＳローラ１２での摺擦を繰り返すことにより、外添剤のトナーへの埋め込みや、剥離により徐々に帯電量が低下してくることによる。このようなトナーの帯電特性の変化が、現像バイアスを一定にした比較例３の構成において、はき寄せが悪化した理由である。また、トナーの帯電量が低下したことによりトナーと現像ローラとの間の静電的鏡映力が減少し、現像に寄与するトナー量が増加し画像濃度が濃くなる。
【０１３１】
これに対し、実施例３の耐久枚数の増加に応じ｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を固定した状態で、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくするという現像バイアス制御を行うことにより、はき寄せ画像及び濃度変化を低減できた。なお、その理由は、実施例２とほぼ同様の理由によるため、実施例２を参照することとし省略する。
【０１３２】
一方、振動バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを、絶対湿度の増加に応じて小さくするという制御を行うことによっても、本発明における制御を行った場合と同様に、はき寄せ画像に関しては一定の効果がある。これは本発明の効果が得られたのと同様の理由であると考えられる。
【０１３３】
しかしながら、この方法は実施例１、２でも述べたように、カブリの観点から望ましくない。それは以下の理由による。
【０１３４】
例えば、耐久枚数が０→２０００枚に増加した場合、現像バイアスを初期状態のまま一定にしておくと、比較例３に示したように画像濃度は濃くなり、はき寄せは悪化する。前述したように、これは現像に寄与するトナーが多くなった現像過多の状態である。そのとき、同時に感光ドラム上の背景部電位Ｖｄに現像されるトナーも多くなる所謂地カブリという現象が悪化する。
【０１３５】
図１６に現像バイアスを一定にした場合とＶｐｐ制御を行った場合、及び本実施例における場合の耐久枚数に対する紙上カブリの変化を示す。Ｖｐｐの制御方法は、実施例３で｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜を小さくしたのと同じ値だけ、Ｖｐｐを小さくしている。ここで、カブリの測定は東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを用いて測定し、下式より算出した。
カブリ（反射率）（％）  ＝標準紙の反射率（％）−サンプル非画像部の反射率（％）
図１６に示すように、耐久枚数の増加に伴い比較例３の一定バイアス制御においてカブリは顕著に悪化している。更には、Ｖｐｐ制御によってもカブリ抑制効果は十分ではない
。一方本実施例においては、カブリが耐久枚数の増加によっても低い値で安定している。
【０１３６】
カブリに関して、Ｖｐｐ制御によるものと本実施例とで得られた効果が違う点は実施例１で述べたので、ここでは省略することとする。
【０１３７】
なお、本実施例においては、Ｖｍａｘ値を制御することにより上記効果を得たが、実施例１、２でも述べたようにＶｌ値を変更することによっても感光ドラム速度の低下によるはき寄せ画像の悪化や、画像濃度変化を抑える効果が得られる点に関しても実施例１で記述したのと同様であり、ここでは省略する。
【０１３８】
以上挙げた理由から、本発明の実施例３のように画像形成装置の耐久枚数の増加に応じて｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を一定値にしたまま、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の電位差絶対値を小さくするという制御を行うことで、耐久枚数により変動する画像濃度及び地カブリを抑制し、はき寄せ画像を低減することができる。
【０１３９】
なお、実施例３においては、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝１１００Ｖ、｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝１０５０、１０００Ｖ、９５０Ｖの値を用いたが、ＳＤギャップ、感光ドラム、現像ローラ径等の諸条件によって最適な値は変化する。そのため、｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜の固定値及び｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜の変化量は各画像形成装置の諸条件に応じた任意の値を用いることで本発明の効果を得ることができる。また、本実施例においては本発明の効果が分かりやすいようにＶｄｃ＝−２５０Ｖの一定値としたが、これに限定されるものではなく、画像上ベタ黒濃度が充分に得られる値であれば良い。
【０１４０】
なお本実施例においては、耐久枚数によってＶｃ及びＶｍｉｎを一定としたが、仮に耐久による感光ドラム上電位の変動が大きい場合は、実施例２の場合と同様にＶｄの変動に合わせＶｍｉｎを調整し、耐久枚数によらず｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜を一定値とする制御を行っても本発明の作用効果が得られることは明らかである。
【０１４１】
以上、各実施例を参照して説明した本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１４２】
（１）像担持体の回転速度が変化した場合においても、濃度変化、はき寄せ画像及びカブリを低減することができる。（２）画像形成装置の使用環境が変動した場合においても、濃度変化、はき寄せ画像及びカブリを低減することができる。（３）特に新たな検知機構を設けることなく低コストな構成で、濃度変化、はき寄せ画像及びカブリを低減することができる。（４）画像形成装置の使用情報に応じて変化する、濃度変化、はき寄せ画像及びカブリを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る画像形成装置における初期状態の現像バイアス波形を示す図である。
【図３】はき寄せを説明するために用いたサンプル画像を示す図である。
【図４】図３に示すサンプル画像のＹ軸に対する濃度分布を示すグラフである。
【図５】実施例１と比較例１に係る画像形成装置の比較実験におけるタイミングチャート、濃度変化及びはき寄せ値の対応関係を示した図である。
【図６】本発明の実施例１及び比較例１に係る感光ドラム速度とはき寄せ値の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１及び比較例１に係る感光ドラム速度とベタ画像濃度の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１及び比較例１に係る感光ドラム速度と紙上カブリの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例２及び比較例２に係る絶対湿度とはき寄せ値の関係を示すグラムである。
【図１０】本発明の実施例２及び比較例２に係る絶対湿度とベタ画像濃度の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例２に係る画像形成装置の使用環境ごとのトナー帯電量分布を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例２に係る絶対湿度と紙上カブリの関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例３に係る耐久枚数とはき寄せ値の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例３に係る耐久枚数とベタ画像濃度の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例３に係る耐久枚数とトナー帯電量分布との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例３に係る耐久枚数と紙上カブリとの関係を示すグラフである。
【図１７】従来の画像形成装置の概略断面図である。
【図１８】はき寄せのメカニズムを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  感光ドラム
２  一次帯電器
３  露光装置
７  感光ドラム速度変更手段
１０  現像装置
１１  現像ローラ
１８  現像バイアス切り換え手段
１００  画像形成装置
Ｑ  転写材
Ｔ  トナー
Ｖｃ  帯電バイアス
Ｖｄ  背景部電位
Ｖｄｃ  時間平均電圧
Ｖｌ  可視部最小電位
Ｖｍａｘ  飛翔電圧
Ｖｍｉｎ  引き戻し電圧
Ｖｐｐ  ピーク間電圧
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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