(57)【要約】【課題】画像の後端部が中央部に比べて濃く見える、いわゆる後端溜まりの発生を効果的に抑制することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】この複合機（画像形成装置）１００は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像ローラー３３および磁気ローラー３２を有する現像装置３ａ〜３ｄと、現像ローラー３３に所定の現像バイアスを印加する現像バイアス電源５３と、現像バイアス電源５３により現像ローラー３３に印加される現像バイアスを制御する制御部９０と、を備える。制御部９０は、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させるとともに、各ベタ画像の輝度値から算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になるように、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を設定する現像バイアス設定モードを実行する。【選択図】図５
2015082032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が担持される像担持体と、
該像担持体に非接触で対向配置され前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、を有する現像装置と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加する電圧印加部と、
該電圧印加部により前記トナー担持体に印加される現像バイアスを制御する制御部と、
を備えた画像形成装置であって、
前記制御部は、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させるとともに、各ベタ画像の輝度値から算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になるように、前記トナー担持体に印加する現像バイアス値を設定する現像バイアス設定モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記算出された後端溜まり値の中から所定値以下である後端溜まり値が選択され、選択された後端溜まり値に対応する前記現像バイアス値が、前記トナー担持体に印加する現像バイアス値として設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ベタ画像を読み取る画像読取部と、
前記画像読取部に設けられ、前記ベタ画像の輝度値を測定する輝度測定部と、
前記ベタ画像の輝度値から後端溜まり値を算出する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置は、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックに対応する４つの現像装置を含み、
前記現像バイアス設定モードは、少なくともマゼンタ用の前記現像装置において実行されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
静電潜像が担持される像担持体と、
該像担持体に非接触で対向配置され前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、を有する現像装置と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加する電圧印加部と、
該電圧印加部により前記トナー担持体に印加される現像バイアスを制御する制御部と、
を備えた画像形成装置の現像バイアス設定方法であって、
複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字するステップと、
各ベタ画像の輝度値を測定するステップと、
測定した輝度値から後端溜まり値を算出するステップと、
前記算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になるように、前記トナー担持体に印加する現像バイアス値を設定するステップと、
を備えることを特徴とする画像形成装置の現像バイアス設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置及び画像形成装置の現像バイアス設定方法に関し、特に、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用い、トナー担持体上にトナーのみを担持させて像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置及び画像形成装置の現像バイアス設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア（以下、単にキャリアともいう）を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラー（トナー供給部材）を用いて現像剤を感光体ドラム（像担持体）に対して非接触に設置した現像ローラー（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラー上に磁性キャリアを残したまま現像ローラー上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
ところで、ベタ画像を出力する際、ベタ画像の端部はエッジ効果により電界強度が高くなり、中心部に比べて多くのトナーが拘束される。また、上記の現像方式において、特に、像担持体と現像ローラーが、それぞれ対向面が同方向に移動するように順回転（トレール回転）する場合には、ベタ画像の出力時にエッジ効果と重畳して画像後端部がベタ中央部に比べて濃く見える、いわゆる後端溜まりと呼ばれる現象を発生させてしまうことがある。この後端溜まりはベタ画像だけの問題ではなく、文字や細線においては、単位面積あたりのトナー載り量がベタの中心部に比べて増加するため、印字パターンによってトナー消費量が大きく変化してしまうという問題も引き起こす。
【０００７】
さらに、感光層として誘電率の高いアモルファスシリコン感光層を有する感光体ドラムを使用した場合には、誘電率の低い有機感光層（ＯＰＣ）を有する感光体ドラムを用いた場合に比べて多くのトナーを拘束することが可能となる。
【０００８】
具体的には、アモルファスシリコン感光層を有する感光体ドラムを使用する場合は感光体ドラムの飽和濃度（ドラム表面に保持可能なトナー量）が大きいため、現像ローラー上に形成されるトナー層の層厚を薄く（感光体ドラムの飽和濃度よりも小さく）するとともに、全てのトナーを感光体ドラム上に移行させることで感光体ドラム上のトナー付着量を規制している。一方、有機感光層（ＯＰＣ）を有する感光体ドラムを使用する場合は、現像ローラー上に形成されるトナー層の層厚を厚く（感光体ドラムの飽和濃度よりも大きく）するとともに、形成されたトナー層のうち必要なトナーだけを感光体ドラム上に移動させることで感光体ドラム上のトナー付着量を規制している。そのため、アモルファスシリコン感光層を有する感光体ドラムを使用する場合は画像後端部に必要以上のトナーが拘束され易くなり、後端溜まりが発生し易くなる。
【０００９】
また、後端溜まりと似たエッジ部の濃度が高くなるエッジ強調への対応として、基準画像の端部の濃度と中央部の濃度との差を検出する濃度不均一度検出手段と、濃度不均一度検出手段の検出結果に基づいて現像バイアス電界を制御する現像バイアス電界制御手段と、を備えた画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、基準画像の端部の濃度と中央部の濃度との差を検出し、その検出結果に基づいて現像バイアス電界を制御することによって、画像端部の濃度が高くなるのを抑制する。
【００１０】
なお、基準画像の端部の濃度と中央部の濃度との差を検出する濃度不均一度検出手段と、濃度不均一度検出手段の検出結果に基づいて現像バイアス電界を制御する現像バイアス電界制御手段と、を備えた画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−６６６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、濃度不均一度検出手段（濃度計など）を用いて画像の端部の濃度と中央部の濃度との差を検出した結果と、人間の眼によって感じる後端溜まりの度合いとは、大きく異なる。すなわち、濃度計などによって測定される画像濃度は、人間の眼によって感じる画像の見え方とは大きく異なる。このため、濃度不均一度検出手段と現像バイアス電界制御手段とを用いて画像端部の濃度が高くなるのを抑制する従来の方法では、後端溜まりを効果的に抑制するのが困難であるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、画像の後端部が中央部に比べて濃く見える、いわゆる後端溜まりの発生を効果的に抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、静電潜像が担持される像担持体と、像担持体に非接触で対向配置され像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するトナー担持体と、トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、を有する現像装置と、トナー担持体に所定の現像バイアスを印加する電圧印加部と、電圧印加部によりトナー担持体に印加される現像バイアスを制御する制御部と、を備えた画像形成装置であって、制御部は、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させるとともに、各ベタ画像の輝度値から算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になるように、トナー担持体に印加する現像バイアス値を設定する現像バイアス設定モードを実行する。
【００１５】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、輝度値とは、０．２９８９１２×ｒ＋０．５８６６１１×ｇ＋０．１１４４７８×ｂで算出される値である。ただし、ｒ（赤色）、ｇ（緑色）、ｂ（青色）は、０〜２５５の整数である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、制御部は、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させるとともに、各ベタ画像の輝度値から算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になるように、トナー担持体に印加する現像バイアス値を設定する現像バイアス設定モードを実行する。このように、現像バイアス設定モードでは、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させ、各ベタ画像について後端溜まり値を算出する。そして、後端溜まり値が所定値以下になるように、トナー担持体に印加する現像バイアス値を設定する。これにより、後端溜まりが発生する（画像の後端部が中央部に比べて濃く見える）のを抑制することができる。
【００１７】
また、後端溜まり値を、各ベタ画像の輝度値から算出する。輝度値は人間の眼による感じ方に近いので、濃度計などによって測定される画像の濃度に基づいて画像濃度の不均一を抑制する上記従来の方法と比べて、後端溜まりの発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の複合機の全体構成を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の複合機の現像装置の構造を示した側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の複合機の現像装置の下部の構造を示した平面断面図（図２におけるＸＸ′矢視断面図）である。
【図４】本発明の一実施形態の複合機の制御経路の一例を示したブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態の複合機において実行される現像バイアス設定モードのフローチャートを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態の複合機によって印字されたベタ画像の輝度データを示した図である。
【図７】本発明の一実施形態の複合機によって印字されたベタ画像の輝度データから得られた後端溜まり値データを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態の複合機１００の構造について説明する。なお、ここでは画像形成装置としてタンデム方式のカラー複合機について示している。複合機１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２１】
これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。なお、ここでは感光体ドラム１ａ〜１ｄとして、アルミニウム製のドラム素管の外周面にアモルファスシリコン感光層を積層したものを使用している。
【００２２】
トナー像が転写される転写紙Ｐは、複合機１００本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００２３】
画像読取部２０は、複写時に原稿（シート）を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤセンサー等（いずれも図示せず）から構成されており、原稿画像を読み取って画像データに変換する。
【００２４】
画像読取部２０の上面には、透明なガラス板（コンタクトガラス）が取り付けられた原稿載置台（図示せず）や、装置前面側に突出した操作部７０が配設されている。また、画像読取部２０の上面には、原稿載置台における画像読取位置に原稿を搬送するための原稿搬送装置（図示せず）が開閉自在に支持されている。また、画像読取部２０には、ベタ画像の輝度値を測定する輝度測定部２１（図４参照）が設けられている。
【００２５】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００２６】
画像読取部２０から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２７】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００２８】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とを含む複数の張架ローラーに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。
【００２９】
定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３０】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｐは排出ローラー対１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対１２ｂに再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５を介して排出トレイ１７に排出される。
【００３１】
次に、現像装置３ａの詳細構造について説明する。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３２】
図２及び図３に示すように、現像装置３ａは、トナーと磁性キャリア（以下、単にキャリアとも言う）とを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤とも言う）が収納される現像容器３０を備えており、現像容器３０は仕切壁３０ａによって第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃに区画されている。第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃにはトナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂが回転可能に配設されている。
【００３３】
そして、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁３０ａの両端部に形成された現像剤通過路４０ａ、４０ｂを介して第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する。即ち、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ、現像剤通過路４０ａ、４０ｂによって現像容器３０内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００３４】
現像容器３０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器３０内において第１攪拌スクリュー３１ａの上方には磁気ローラー３２（トナー供給部材）が配置され、磁気ローラー３２の左斜め上方には現像ローラー３３（トナー担持体）が対向配置されている。そして、現像ローラー３３は現像容器３０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３はそれぞれの回転軸を中心として図２の時計回り方向に回転する。
【００３５】
第２攪拌室３０ｃには第２攪拌スクリュー３１ｂと対面してトナー濃度センサー４１が配置されており、トナー補給口３０ｄにはトナーコンテナ４ａ〜４ｄの供給口（図示せず）が連結されている。図３に示すように、トナー補給口３０ｄは平面的に見て、現像剤搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し第２攪拌室３０ｃの上流側端部に配置されている。
【００３６】
トナー濃度センサー４１としては、現像容器３０内における二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサー４１により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図４参照）に出力するよう構成されており、制御部９０によってトナー濃度センサー４１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター２７（図４参照）に制御信号を送信し、トナー補給口３０ｄから現像容器３０内に所定量のトナーを補給する。
【００３７】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通す磁性キャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００３８】
磁気ローラー３２は、非磁性の回転スリーブ３２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネット体３２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体３２ｂの磁極は、主極４５、規制極（穂切り用磁極）４６、搬送極４７、剥離極４８、及び汲上極４９の５極構成である。
【００３９】
現像ローラー３３は、円筒状の現像スリーブ３３ａと、現像スリーブ３３ａ内に固定された現像ローラー側磁極３３ｂで構成されており、磁気ローラー３２と現像ローラー３３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極３３ｂは、固定マグネット体３２ｂの対向する磁極（主極）４５と異極性である。
【００４０】
現像ローラー３３は、感光体ドラム１との対向面が感光体ドラム１の外周面と同方向に移動するように、感光体ドラム１に対して順回転（トレール回転）する。このとき、現像ローラー３３の線速（周速）は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速よりも速く設定されている。ここでは現像ローラー３３の感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する線速比（Ｓ／Ｄ）を１．６倍としている。
【００４１】
また、現像容器３０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３２の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３２の回転方向（図２の時計回り方向）において、現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４２】
現像ローラー３３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー３２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源（電圧印加部）５３からバイアス制御回路５１（いずれも図４参照）を経由して現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加される。制御部９０は、バイアス制御回路５１に制御信号を送信して現像バイアス電源５３から印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及びＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を制御する。
【００４３】
前述のように、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー３１ａによって現像剤が磁気ローラー３２に搬送される。そして、磁気ローラー３２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３２上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３３上にトナー薄層を形成する。
【００４４】
現像装置３内の第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂは、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーター（図示せず）に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを駆動させる。なお、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーターを磁気ローラー３２及び現像ローラー３３にも連結しておくことで、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３の駆動源と兼用することもできる。
【００４５】
現像ローラー３３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３２と現像ローラー３３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４６】
磁気ブラシによって現像ローラー３３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３３の回転によって感光体ドラム１と現像ローラー３３との対向部分に搬送される。現像ローラー３３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１との電位差によって現像ローラー３３から感光体ドラム１へトナーが飛翔し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。
【００４７】
現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラー３３の回転によって再度現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体３２ｂの同極部分（剥離極４８、汲上極４９）で磁気ローラー３２から引き剥がされた後、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する二成分現像剤中に戻される。そして、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラー３２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。
【００４８】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。なお、複合機１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、複合機１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００４９】
バイアス制御回路５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、及び転写バイアス電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源５２〜５４を作動させるものであり、各電源５２〜５４はバイアス制御回路５１からの制御信号によって、帯電器２、磁気ローラー３２、現像ローラー３３、転写ローラー９に所定のバイアスを印加する。
【００５０】
操作部７０には、液晶表示部７１、ＬＥＤ７２が設けられており、ユーザーは操作部７０を操作して指示を入力することで、複合機１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部７１は、複合機１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印字や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。ＬＥＤ７２は、複合機１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。
【００５１】
その他、操作部７０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、複合機１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン、後述する現像バイアス設定モードを開始する際に作業者により押下される設定開始ボタン７３（図４参照）等が設けられている。なお、設定開始ボタン７３は、物理キー（ハードキー）であってもよいし、タッチパネルに表示されるアイコン（ソフトキー）であってもよい。
【００５２】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、複合機１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部７０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００５３】
また、制御部９０は、複合機１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、露光装置５、定着部１３、画像形成部８、転写ローラー９、画像読取部２０、トナー補給モーター２７、攪拌モーター（図示せず）、バイアス制御回路５１等が挙げられる。
【００５４】
ＲＯＭ９２には、複合機１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、複合機１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、複合機１００の制御途中で発生した必要なデータや、複合機１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、トナー補給動作を行う際の補給指標や、トナー濃度センサー４１の出力値から決定される先行指標値等の、トナー補給制御に必要となるデータ等も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。なお、カウンター９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３で印字枚数を記憶するようにしてもよい。
【００５５】
演算部９７は、トナー補給モーター２７の回転数から現像装置３ａ〜３ｄでのトナー消費量を算出する。算出されたトナー消費量はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１はトナー消費量に基づいてバイアス制御回路５１に制御信号を送信して現像バイアス電源５３から現像装置３ａ〜３ｄに印加される現像バイアスを制御する。また、演算部９７は、後述するように、輝度測定部２１により測定されたベタ画像の輝度値から後端溜まり値を算出する。
【００５６】
次に、本発明の複合機１００の現像装置３ａ〜３ｄにおける現像バイアスの制御について詳細に説明する。図２に示したような、磁気ローラー３２と現像ローラー３３とを備えた現像装置３ａ〜３ｄにおいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー拘束量（トナー付着量）を決定するパラメーターとしては、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面の潜像電位（明電位）と現像ローラー３３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）の電位差（ＤＳ間電位差）が挙げられる。即ち、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像に現像するためには一定以上の電位差を設ける必要がある。しかし、ＤＳ間電位差が大きすぎる場合は感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー拘束力が強くなり過ぎてしまう。
【００５７】
ここで、ベタ画像を現像する際の現像ローラー３３から感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナーの移動について検討する。ベタ画像を現像するために、現像ローラー３３上のトナー薄層の一部の領域が消費されるが、このトナー消費領域に隣接して、トナーが全く消費されないトナー非消費領域が存在する。その結果、トナー非消費領域のトナーがＤＳ間電位差によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に引き寄せられ、ベタ画像領域に付着する現象が発生する。
【００５８】
さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される静電潜像の現像性を高めるために、通常は現像ローラー３３の線速が感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速よりも速くなるように設定されている。具体的には、現像ローラー３３の線速を感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速よりも速くすることで、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ローラー３３とが対向する現像領域において、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面を通過する現像ローラー３３の表面積が多くなる。
【００５９】
その結果、現像ローラー３３上のトナー層の層厚を薄くしても良好な現像性が得られるため、磁気ローラー３２から現像ローラー３３へのトナー供給を安定させることができ、現像ローラー３３上に均一なトナー層を形成することができる。また、現像に用いられずに現像ローラー３３上に残存するトナー層の引き剥がし効果も高めることができる。感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する現像ローラー３３の線速比（Ｓ／Ｄ）は、１．２〜１．８程度が好ましい。
【００６０】
一方、現像ローラー３３の線速を感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速よりも速くすると、現像ローラー３３の回転によってベタ画像領域の後端部にはより多くのトナー非消費領域が重なることとなり、先端部に比べてより多くのトナーが供給されることになる。これが後端溜まりの発生原因である。
【００６１】
特に、感光体ドラム１ａ〜１ｄとして誘電率の高いアモルファスシリコン感光体を使用する場合、静電潜像を現像するために必要なＶｓｌｖ（ＤＣ）を印加した状態での感光体ドラム１ａ〜１ｄの飽和濃度は、画像形成に必要な濃度よりもはるかに高くなっている。その結果、後端溜まりがより顕著に現れることになる。そこで、後端溜まりの発生を抑えるためには、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）を抑えてＤＳ間電位差を小さくし、感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー供給量を調整する必要がある。
【００６２】
そこで、本発明では、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字させるとともに、各ベタ画像の輝度値から算出された後端溜まり値に基づいて、後端溜まり値が所定値以下になる現像バイアス値を現像ローラー３３に印加する現像バイアス値として設定する、現像バイアス設定モードを実行する。
【００６３】
次に、図５〜図７を参照して、本実施形態の複合機１００において実行される現像バイアス設定方法について説明する。なお、この現像バイアス設定は、製品（複合機１００）の出荷前に行われるものである。
【００６４】
先ず、ステップＳ１において作業者により設定開始ボタン７３が押下されると、ステップＳ２に進み、マゼンタ用の現像装置３ａにおいて、複数の現像バイアス値（Ｖｓｌｖ（ＤＣ））（例えば、４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖ、１４０Ｖ）毎に２〜３ｃｍ角程度のベタ画像が印字される。なお、このとき、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差が一定となるように磁気ローラー３２に印加されるバイアス値も制御される。これにより、各ベタ画像の後端部以外の輝度が略一定になる。
【００６５】
そして、ステップＳ３において、排出トレイ１７に排出された用紙が作業者により画像読取部２０にセットされ、ベタ画像が画像読取部２０により読み取られる。このとき、輝度測定部２１により、各ベタ画像の輝度値が測定される。これにより、各ベタ画像について例えば図６に示すような輝度データが得られる。
【００６６】
その後、ステップＳ４において、演算部９７により、画像読取部２０から送信された輝度データに基づいて後端溜まり値が算出される。これにより、例えば図７に示すような後端溜まり値データが得られる。
【００６７】
なお、後端溜まり値＝（平均輝度−後端部最濃部輝度）／平均輝度である。ただし、平均輝度は画像後端部を除いた領域の複数点（例えば５点）の平均値であり、後端部最濃部輝度は画像後端部の最濃部の複数点（例えば５点）の平均値である。
【００６８】
そして、ステップＳ５において、算出された後端溜まり値の中から、所定値（後端溜まり値の上限規格）以下になる後端溜まり値のうちの最大のものが選択される。その後、選択された後端溜まり値に対応する現像バイアス値が、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値として設定される。具体的には、後端溜まり値の上限規格が例えば１０％である場合、図７より現像バイアス値として１００Ｖが選択され、後端溜まり値の上限規格が例えば８％以下である場合、現像バイアス値として８０Ｖが選択される。
【００６９】
その後、ステップＳ６において、選択された現像バイアス値が、現像ローラーに印加する現像バイアス値（Ｖｓｌｖ（ＤＣ））として設定される。
【００７０】
シアン用の現像装置３ｂの現像バイアス設定については、上記したマゼンタ用の現像装置３ａの現像バイアス設定と同時に又はその後に同様の手順で行われる。そして、上記のようにマゼンタ用の現像装置３ａおよびシアン用の現像装置３ｂの現像バイアス値が設定されることによって、処理が終了される。
【００７１】
なお、イエローおよびブラックも、マゼンタおよびシアンと同様に、ベタ画像を印字すると画像後端部の濃度は高くなるが、人間の眼では画像の後端部が中央部に比べて濃く見えない（後端溜まりが発生しにくい）。このため、本実施形態では、イエロー用の現像装置３ｃおよびブラック用の現像装置３ｄについては、上記の現像バイアス設定は行わず、現像バイアス値としては予め決められた値（例えば８０Ｖ）が用いられる。
【００７２】
本実施形態では、上記のように、現像バイアス設定モードにおいて、複数の現像バイアス値毎にベタ画像を印字し、各ベタ画像について後端溜まり値を算出する。そして、後端溜まり値が所定値以下になるように、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を設定する。これにより、後端溜まりが発生する（画像の後端部が中央部に比べて濃く見える）のを抑制することができる。
【００７３】
また、後端溜まり値を、各ベタ画像の輝度値から算出する。輝度値は人間の眼による感じ方に近いので、濃度計などによって測定される画像の濃度に基づいて画像濃度の不均一を抑制する上記従来の方法と比べて、後端溜まりの発生を効果的に抑制することができる。
【００７４】
また、上記のように、算出された後端溜まり値の中から所定値以下である後端溜まり値が選択され、選択された後端溜まり値に対応する現像バイアス値が、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値として設定される。これにより、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を容易に設定することができる。
【００７５】
また、上記のように、画像読取部２０に設けられ、ベタ画像の輝度値を測定する輝度測定部２１と、ベタ画像の輝度値から後端溜まり値を算出する演算部９７と、を備える。これにより、現像バイアス設定を容易に行うことができる。
【００７６】
また、上記のように、現像バイアス設定モードは、マゼンタ用の現像装置３ａおよびシアン用の現像装置３ｂにおいて実行される。そして、イエロー及びブラック用の現像装置３ｃ、３ｄにおいては、現像バイアス設定モードを実行しないので、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を設定する時間（現像バイアス設定モードを実行する時間）を短縮することができる。
【００７７】
また、上記のように、現像バイアス設定モードを開始する際に作業者により押下される設定開始ボタン７３を備える。これにより、現像バイアス設定モードを開始するために複合機１００に指示を出すパソコン等を別途準備する必要がない。
【００７８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、本発明を画像読取部を備えた複写機に適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、画像読取部を備えていない画像形成装置（プリンターやファクシミリなど）にも適用可能である。この場合、プリンターやファクシミリなどにより印字した用紙を読み取る画像読取部と、画像読取部が測定した輝度値から後端溜まり値および現像ローラーに印加する現像バイアス値を算出する演算部を有するパソコン等と、を別途用意すればよい。そして、算出された現像バイアス値を、パソコン等から直接または作業者の入力作業によりプリンターやファクシミリなどに入力して設定してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、現像バイアス設定を、製品出荷前に行う場合について示したが、製品出荷後の例えば定期検査時にサービスマンが行ってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、現像バイアス設定を、マゼンタ用の現像装置３ａおよびシアン用の現像装置３ｂについて行う例について示したが、本発明はこれに限らない。現像バイアス設定を、マゼンタ用の現像装置３ａのみについて行ってもよいし、全ての現像装置３ａ〜３ｄについて行ってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を、ベタ画像を印字する際に印加された現像バイアス値（４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖ、１２０Ｖ、１４０Ｖ）の中から選択した例について示したが、本発明はこれに限らない。現像ローラー３３に印加する現像バイアス値を、ベタ画像を印字する際に印加された現像バイアス値以外から選択してもよい。例えば、後端溜まり値の規格が８％である場合、図７より現像バイアス値として９０Ｖが選択されてもよいし、後端溜まり値の規格が１０％以下である場合、現像バイアス値として１０３Ｖが選択されてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態で示した数値（現像バイアス設定時に印加される現像バイアス値や、後端溜まり値の上限規格値など）は一例であり、各数値は複合機の仕様や使用環境等に応じて適宜変更すれば良い。
【００８４】
また、上記実施形態では、アモルファスシリコン感光層を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄを使用したが、アモルファスシリコン感光層に代えて有機感光層（ＯＰＣ）を積層した感光体ドラム１ａ〜１ｄを使用することもできる。有機感光層は、アモルファスシリコン感光層に比べてドラム飽和濃度が低く、後端溜まりは発生し難いが、感光層の層厚が薄い場合や、誘電率の高い有機感光層を使用する場合はドラム飽和濃度が上昇し、アモルファスシリコン感光層を有する感光体ドラムと同様に後端溜まりが発生するおそれがある。従って、そのような場合には上述したような現像バイアスの制御が有効となる。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ〜１ｄ  感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ  現像装置
２０  画像読取部
２１  輝度測定部
３２  磁気ローラー（トナー供給部材）
３３  現像ローラー（トナー担持体）
５３  現像バイアス電源（電圧印加部）
９０  制御部
９７  演算部
１００  複合機（画像形成装置）
【図１】
2015082032.tif 000003
【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】
2015082032.tif 000008
【図７】
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