(57)【要約】【課題】トナー濃度を大きく変化させずにトナーの帯電量の調整を行うことができ、トナー濃度の変化に伴うトナー飛散や地汚れ、濃度ムラ等の問題を回避でき、高画質化、画質均一化に寄与できる画像形成装置を提供する。【解決手段】マグネットローラ２０１ａを現像ローラ回転方向に対して逆方向（上流側）に回すことにより、図９（ｃ）に示すように、汲み上げ位置の磁力が大きくなり、撹拌強度が大きくなる。これにより、トナー帯電量を上昇させることができる。逆に、マグネットローラを下流側に回すと、図９（ｄ）に示すように、上記と逆の現象で撹拌強度が小さくなり、トナー帯電量を抑えることができる。【選択図】図９
2012252268.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、
トナーとキャリアとを含む現像剤と、
前記現像剤が収容された現像装置と、
前記現像装置に設けられ、前記現像剤を磁力により担持すると共に、前記静電潜像を前記現像剤中に含まれるトナーにより顕像化する現像剤担持体と、
顕像化を行う位置における前記現像剤担持体の現像剤量を一定量に規制する規制部材と、
前記現像装置に設けられ、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を有する画像形成装置において、
トナーの帯電量を検知する帯電量検知手段と、
前記現像剤担持体の磁場を、該現像剤担持体への前記現像剤の汲み上げ位置から前記規制部材に達するまでの間におけるいずれかの位置で変化させる磁場変更手段と、
前記帯電量検知手段で検知された値に応じて前記磁場変更手段を動作させるための磁場制御手段と、
を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記磁場変更手段にて磁場を変化させる位置は、汲み上げ位置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記現像剤担持体の磁場は、該現像剤担持体内に配置された磁石により作られていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記現像剤担持体の磁場の少なくとも一部は、前記現像剤担持体内に配置されたコイルに電流を流すことにより作られていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記磁場変更手段は、前記磁石の全体を回転させることにより磁場を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記磁場変更手段は、前記磁石の一部を回転させることにより磁場を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記磁場変更手段は、前記磁石の一部を前記現像剤担持体の表層からの距離を変化させることにより磁場を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記磁場変更手段は、前記コイルに流す電流を変化させることにより磁場を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
所定の位置に形成されるパッチ画像の濃度を検出する画像濃度検出センサを備え、前記帯電量検知手段は、前記画像濃度検出センサの検出値からトナー帯電量を見積もることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
所定の位置に形成されるパッチ画像の濃度を検出する画像濃度検出センサと、前記現像装置に取り付けられたトナー濃度センサとを備え、
前記帯電量検知手段は、前記画像濃度検出センサの検出値と、前記トナー濃度センサの検出値とからトナー帯電量を見積も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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境や出力する画像面積率によって、トナーの帯電量は変化する。高温高湿環境や高画像面積率の画像を連続通紙した場合にはトナーの帯電量は低下し、低温低湿環境や低画像面積率の画像を連続通紙した場合にはトナーの帯電量は上昇する。
通常、トナーの帯電量を現像に適した範囲に調整する場合、トナー濃度を変化させる制御を行うことが多い。トナー濃度を高くすることにより帯電量を低くすることができ、逆にトナー濃度を低くすることにより帯電量を高くすることができる。
しかしながら、トナー濃度が高すぎると、トナー飛散や地汚れが起こり、トナー濃度が低すぎると、現像剤の嵩が減って、現像剤搬送部材としてのスクリュから現像スリーブへの安定した現像剤の汲み上げができなくなったりしてしまう、という不具合が発生する。
【０００３】
特許文献１には、画質の向上を図るために、感光体の内部に磁石を入れ、その磁石を回転させることにより、現像領域の磁場を変化させる技術が開示されている。
特許文献２には、現像領域の上流側において現像ローラの外部に、現像ローラ内部の磁界発生手段とは別の磁界発生手段を設け、規制部材（ドクタ）部位からの現像領域への現像剤の放出量を規制し、地かぶりを抑制する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記不具合を発生させないためには、トナー濃度を大きく変化させずにトナーの帯電量の調整を行うのが理想的である。
【０００５】
本発明は、このような着眼に基づいてなされたもので、トナー濃度を大きく変化させずにトナーの帯電量の調整を行うことができ、トナー濃度の変化に伴うトナー飛散や地汚れ等の問題を回避できるとともに、現像剤担持体への現像剤の汲み上げ量を安定させることができ、高画質化、画質均一化に寄与できる画像形成装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者の実験により、トナー濃度を変化させなくても撹拌の強度（現像剤への負荷）を変えることにより、メカ的に帯電量を変化させることが可能であることが明らかになった。
この効果を応用したものが本発明であり、現像ローラ上の磁場を変化させることにより現像ローラ上で現像剤の撹拌強度を制御するものである。例えばトナー帯電量が上がりすぎた際には、現像ローラ上の撹拌強度を下げるよう現像ローラの磁場を制御することにより、トナー濃度を大きく変動させずに、トナー帯電量を制御することが可能になった。
これにより、トナー飛散や地汚れが低減し、また汲み上げ量も安定するという効果が確認された。
なお、磁場を変化させる位置であるが、現像剤汲み上げ位置（スクリュから現像ローラへ現像剤を受け渡す位置）からドクタ通過前までの現像剤の還流が起こっている範囲で現像剤に負荷がかかるので、ここの磁場を変化させることとした。
【０００７】
具体的には、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアとを含む現像剤と、前記現像剤が収容された現像装置と、前記現像装置に設けられ、前記現像剤を磁力により担持すると共に、前記静電潜像を前記現像剤中に含まれるトナーにより顕像化する現像剤担持体と、顕像化を行う位置における前記現像剤担持体の現像剤量を一定量に規制する規制部材と、前記現像装置に設けられ、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有する画像形成装置において、トナーの帯電量を検知する帯電量検知手段と、前記現像剤担持体の磁場を、該現像剤担持体への前記現像剤の汲み上げ位置から前記規制部材に達するまでの間におけるいずれかの位置で変化させる磁場変更手段と、前記帯電量検知手段で検知された値に応じて前記磁場変更手段を動作させるための磁場制御手段と、を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トナー濃度を大きく変化させずにトナーの帯電量の調整を行うことができるので、トナー濃度の変化に伴うトナー飛散や地汚れ等の問題を回避できるとともに、現像剤担持体への現像剤の汲み上げ量の安定化（ひいては濃度の均一化）を図ることができ、高画質化、画質均一化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図２】画像形成部の拡大図である。
【図３】同画像形成部に設けられている各画像形成ユニットの拡大図である。
【図４】現像ローラの磁束密度を示す図である。
【図５】パッチ画像の配置状態を示す概要平面図である。
【図６】画像濃度検出センサの構成を示す図である。
【図７】画像濃度検出センサの他例の構成を示す図である。
【図８】画像濃度検出センサの他例の構成を示す図である。
【図９】磁場変更手段と、磁場の変更状態を示す図である。
【図１０】制御ブロック図である。
【図１１】磁場変更制御を示すフローチャートである。
【図１２】環境の変化におけるトナー帯電量とトナー濃度の変化の測定結果を示す特性図である。
【図１３】トナー帯電量の時間推移を測定した実験結果を示す特性図である。
【図１４】第２の実施形態における磁場変更手段と、磁場の変更状態を示す図である。
【図１５】第３の実施形態における磁場変更手段と、磁場の変更状態を示す図である。
【図１６】第３の実施形態における磁場変更手段を示す斜視図である。
【図１７】第４の実施形態における磁場変更手段を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１乃至図１３に基づいて第１の実施形態を説明する。図１に、本実施形態に係る画像形成装置としての複写機１０の全体的な概略構成を示す。画像形成装置１０は、電子写真方式によるカラー画像形成を行うための、画像書込部１２、画像形成部１３、給紙部１４などから構成されている。図２は、画像形成装置１０の画像形成部１３のみの構成を示す概略構成図である。
【００１１】
画像形成装置１０の概略構成及び動作について説明する。図１及び図２において、画像形成装置１０の画像書込部１２には、画像信号を元に上記複写機の画像処理部１で画像処理された画像信号が、画像形成用のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色信号に変換されて送信される。
画像書込部１２は、例えば、図示のようなレーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系、及びミラー群などからなるレーザ走査光学系や、一次元もしくは二次元に多数のLEDが配列したLEDアレイと、結像光学系からなる、LED書込み系などで構成されており、上記の各色信号に対応した４つの書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを有している。
【００１２】
画像書込部１２は、図２に示すように、画像形成部１３に設けられた各色の４個の画像形成ユニットの各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋに、各書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを通して、各色信号に応じた画像の書込を行う。
画像形成部１３に設けられている各画像形成ユニットの、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、黒（Ｂｋ）用の各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋとしては、通常ＯＰＣ感光体が用いられる。また、像担持体としての各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの周囲には、帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋ、画像書込部１２からのレーザ光の露光部、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色用の現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋ、１次転写手段としての１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋ、クリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂｋ等が配設されている。
【００１３】
ここで、現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋとしては、２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置を用いている。また、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋと、各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋとの間に介在するように、中間転写ベルト２２が張架されており、この中間転写ベルト２２には、各感光体上に形成された各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。
記録媒体としての図示しない転写紙は、画像形成装置１０の給紙部１４、あるいは給紙バンク３（図１参照）から給紙された後、図２に示すレジストローラ対１７を介して、転写搬送ベルト５０に坦持される。
中間転写ベルト２２と転写搬送ベルト５０とが接触するところで、中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像が、２次転写手段としての２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。これにより、転写紙上にカラー画像が形成される。
【００１４】
このようにしてカラー画像が形成された転写紙Ｐは、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送される。転写紙は、定着装置１５により画像を定着された後、画像形成装置本体外に排出される。
本実施形態では、図１に示すように、排出された転写紙は画像形成装置本体の図中左側面に配置された後処理装置に送られるようになっている。
２次転写時に転写紙に転写されずに中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、図２に示すように、ベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。ベルトクリーニング装置２５のベルト移動方向下流側には、潤滑剤塗布装置２６が配設されている。潤滑剤塗布装置２６は、固形潤滑剤２６ａと、中間転写ベルト２２に摺擦して固形潤滑剤２６ａを塗布する導電性ブラシ２６ｂとで構成されている。導電性ブラシ２６ｂは、中間転写ベルト２２に常時接触して、中間転写ベルト２２に固形潤滑剤２６ａを塗布している。固形潤滑剤２６ａは、中間転写ベルト２２のクリーニング性を高め、フィルミングの発生を防止し耐久性を向上させる作用がある。
【００１５】
各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋのそれぞれの表面は、画像の書き込みが行われる前に、各書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋの上流部位に設けられた各帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋにより、約−７００Ｖに帯電されている。
帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋとしては、導電性ゴムローラが用いられている。帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋとしての各ゴムローラは、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋに対して、５０μｍほどの距離を保って非接触で帯電を行うように設置されている。また、各ゴムローラには、約１ｋＨｚ、ピーク間電圧２ｋＶの交流電圧が印加されており、その中心値が約−8００Ｖ程度になるように設定されている。
これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面が、およそ−７００Ｖに均一帯電される。
【００１６】
なお、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面を帯電させる帯電手段としては、上述のような非接触で帯電を行うものに限らず、例えば、導電性のゴムローラを各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋに接触するように設置して帯電させる接触帯電、AC＋DC帯電、ACバイアスをかけずにDCバイアスのみを約−１４００Ｖ印加して各感光体を帯電するDCバイアスローラ帯電や、従来からよく用いられるコロトロンやスコロトロンを用いたコロナ帯電、ブラシ帯電などの帯電手段を用いることができる。
【００１７】
各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面が帯電された後、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面に画像書込部１２から画像の書き込みが行われる。これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面に、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色画像に対応した静電潜像が形成される。
これらの静電潜像は、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色用の現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋによって現像される。
各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋは、図３に示すように、現像剤担持体としての現像ローラ２０１、規制部材としてのドクタ２０２、現像剤搬送部材としての２本のスクリュ２０３，２０４、トナー濃度センサ２０５、現像ケース２０６などで構成されている。ここで、現像ローラ２０１とスクリュ２０３，２０４との位置関係は、現像ローラ２０１よりもスクリュ２０３，２０４が斜め下方向に位置するようになっている。また、２本のスクリュ２０３，２０４は、それぞれ水平方向に並列に配設されている。
さらに、現像ケース２０６には、２本のスクリュ２０３，２０４の間を仕切る仕切り板２０６ａが設けられており、この仕切り板２０６ａによって、現像ケース２０６が２室に仕切られている。また、該仕切り板２０６ａの奥側と手前側は、現像ケース２０６の各室内の現像剤が、２本のスクリュ２０３，２０４により循環搬送されるように切り欠かれている。
【００１８】
現像ケース２０６の感光体と対面する部分には開口部２０６ｂが形成されており、この開口部２０６ｂから現像ローラ２０１の一部が露出するようになっている。さらに、現像ローラ２０１、スクリュ２０３，２０４、ドクタ２０１は、図３に示すように、現像ケース２０６のスクリュ２０４の上部の空間が少し多めになるように配設されている。
各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの現像ケース２０６には、上記各色画像に対応した静電潜像を現像するための黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色の現像剤が収容されている。ここでは、該現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとが分散混合された２成分現像剤を用いている。
【００１９】
各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの現像剤は、互いに反対方向に回転する２本のスクリュ２０３，２０４により、上記仕切り板２０６ａの奥側と手前側の切り欠きを通して、現像ケース２０６の各室内を常時循環するように攪拌されながら搬送される。
そして、この現像剤は、循環しながら攪拌搬送する現像剤供給部材としてのスクリュ２０４によって、現像ローラ２０１に向けて供給される。
現像ローラ２０１は、磁界発生手段であるマグネットローラ２０１ａと、マグネットローラ２０１ａの外周を覆うように回転自在に装着された非磁性の現像スリーブ２０１ｂとで構成されている。
現像ローラ２０１の周囲に示した点線（図９では実線で表示）は、マグネットの法線方向の磁束密度を表わしたものである。
マグネットローラ２０１ａは、円柱状のローラ本体の外周面に軸方向に延びる溝を形成し、該溝に大きさの異なる（磁力の異なる）直方体状の複数の磁石（図９（ｂ）において矩形の黒色で表示を参照；他の図において同じ）を埋設して形成されている。
図４は、各磁石の磁束密度の大きさを、同心円の大きさで違いが分かるように表示したものである。
【００２０】
現像ローラ２０１に供給された現像剤は、マグネットローラ２０１ａの磁力と現像スリーブ２０１ｂの回転とにより、現像スリーブ２０１ｂの表面に汲み上げられて磁気ブラシ状に保持される。
現像スリーブ２０１ｂの表面に磁気ブラシ状に保持された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの回転に連れ回りしながら現像ケース２０６の開口部２０６ｂに向けて搬送される。
現像剤は、開口部２０６ｂの手前で、ドクタ２０２によって穂切りされて適正な量となるように計量された後、該開口部２０６ｂから露呈する現像ローラ２０１の表面と感光体の表面との間の現像領域へと送られる。
ドクタ２０２により穂切りされることによって上記現像領域への進行を阻止された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの表面に保持されている磁気ブラシ状の現像剤の外周に沿うようして、スクリュ２０４上に自重により落下して現像ケース２０６の循環搬送経路に戻される。
この循環搬送経路に戻された現像剤は、２本のスクリュ２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュ２０４によって再び現像ローラ２０１に供給される。
【００２１】
上記現像領域に送られた現像剤は、感光体上に形成された静電潜像にトナーが移行することにより該静電潜像を顕像化して、該感光体上にトナー像を形成する。
つまり、現像スリーブ２０１ｂ上には、２．２５ｋＨｚ、ピーク間電圧約１ｋＶの交流電圧からなる現像バイアスが、中心値を−５００Ｖとして印加されている。この現像バイアスにより、感光体上の露光領域（感光体電位約−１５０Ｖ）との電位差によって、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されている現像剤中のトナーが感光体上に形成された静電潜像に移行する。
なお、上記静電潜像の顕像化の際に消費されなかったトナーとキャリアとからなる余剰の現像剤は、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されたままの状態で現像ケース２０６内に戻される。そして、現像スリーブ２０１ｂの表面のマグネットローラ２０１ａの磁力が作用していない部分（剤離れ部分）で現像スリーブ２０１ｂから離れて、スクリュ２０５上に自重により落下する。
これにより、余剰の現像剤は、現像ケース２０６の循環搬送経路に回収され、２本のスクリュ２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュ２０４によって再び現像ローラ２０１に供給される。
【００２２】
このように、現像剤は、２本のスクリュ２０３，２０４により攪拌搬送されることにより、現像ケース２０６内を循環しながら、現像スリーブ２０１ｂに対する供給と回収とが繰り返される。ここで、上記感光体上の静電潜像を顕像化するための現像工程が繰り返し実行されて現像剤中のトナー消費が進行すると、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度が次第に低下することになる。
そこで、各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋにおいては、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ２０５により検知している。
トナー濃度センサ２０５の検知結果に基いて、現像ケース２０６内の現像剤のトナー濃度が常時一定濃度になるように、図示しないトナー補給装置により現像ケース２０６内に新規の補給用トナーを適時補給するように構成されている。
【００２３】
このようにして各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像は、各感光体に対応して配置された各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋにより、各感光体の表面に対して接触しながら回転する中間転写ベルト２２の表面上に、順次重ね合わされて１次転写される。
つまり、中間転写ベルト２２を挟み込むように各感光体と対向して設けられた各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋにより、各感光体と中間転写ベルト２２との間の１次転写領域に発生させた転写電界によって、感光体上のトナー像が中間転写ベルト２２上に静電的に転写される。なお、１次転写バイアスローラに印加する転写バイアスは定電流制御とした。
転写バイアスを定電流制御した場合は、１次転写バイアスローラ２３の電気抵抗が通電や温湿度環境で変動しても、それに従って印加電圧が変化するため、転写電界としては安定し、安定した転写性能を得ることができる。
【００２４】
１次転写バイアスローラ２３としては、導電性のスポンジローラが一般的に用いられる。導電性を持たせる手段としては、ゴム材料にイオン導電剤を混合する方法と、カーボンなどの電子導電剤を混合する方法がある。しかし、電子導電剤を使用したローラは一般的に抵抗ムラが大きく、良好な転写を行うためには適していない。
本実施形態においては、イオン導電性発泡ＮＢＲゴム（ゴム硬度アスカーＣ・４０度，抵抗値・１０７Ω）からなる１次転写バイアスローラに転写バイアスを印加して転写電界を発生させている。
中間転写ベルト２２としては、様々な材質のものを使用することが可能であるが、ここでは、耐久性に優れ、且つヤング率の高いポリイミド製のベルトや、表面平滑性に優れたＰVDFベルト、もしくはポリウレタン樹脂層の上にポリウレタンゴム層を形成し、さらに該ポリウレタンゴム層上にフッ素成分を含有したコート層を形成して表面に弾性層を設けた多層構造ベルトなどを使用することが好ましい。
本発明では、中間転写体の製造方法と材料は限定するものではないが、本実施形態では材料として強度的に最も適しているポリイミド樹脂を用いた。表面抵抗率は１×１０１１Ω／□、体積抵抗率は１×１０９Ωｃｍであった。
【００２５】
ポリイミド製中間転写ベルトの成形は一般的な方法に従って、カーボンブラックを分散したポリマー溶液を円筒金型に注入し、１００〜２００℃に加熱しつつ円筒金型を回転させて遠心成形により無端フィルム状に成膜した。このようにして得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、３００〜４５０℃でイミド化反応を進行させ硬化させて中間転写ベルトを得るようにした。このとき、カーボン量，焼成温度，硬化速度等を変更してベルトの特性を調整することができる。
この方法で体積抵抗率と表面抵抗率も調整することができる。なお、体積抵抗率と表面抵抗率の測定には、三菱化学製のハイレスタ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）高抵抗計を用い、プローブは同社のＵＲＳプローブ(ＭＣＰ−ＨＴＰ１４)を用いた。
【００２６】
上述のようにして、各感光体２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト２２の表面に順次重ね合わされて１次転写されることにより、中間転写ベルト２２上に４色のトナーからなるフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト２２上に形成されたフルカラートナー像は、レジストローラ対１７により所定のタイミングで搬送されて転写搬送ベルト５０に坦持された転写紙上に、２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。
フルカラー画像が２次転写された転写紙は、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送され、定着装置１５により２次転写画像が定着された後、画像形成装置本体外に排出される。
２次転写時に中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。その後、画像形成部１３の各色の画像形成ユニットによって次の画像形成が行われる。
【００２７】
次に、1次転写後の感光体上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂｋについて説明する。本実施形態のクリーニング装置としては、図３に示すように、弾性体であるポリウレタンゴムのクリーニングブレード３０１と、導電性を有するファーブラシ３０２とを併用したものが用いられている。
ファーブラシ３０２には、金属製の電界ローラ３０３が接触して配設されている。また、電界ローラ３０３にはスクレーパ３０４が接触して配設されている。
図３において、感光体上に残留したトナーは、まず、感光体の回転方向とは逆方向（カウンタ方向）に回転しているファーブラシ３０２によって、感光体上から掻き落とされる。このとき、ファーブラシ３０２に付着したトナーは、ファーブラシ３０２に対してカウンタ方向に回転している電界ローラ３０３に付着して取り除かれる。また、電界ローラ３０３に付着したトナーは、スクレーパ３０４により掻き落されて、クリーニングケース３０５内に集められる。
【００２８】
ここで、電界ローラ３０３にはクリーニングバイアスが印可されており、このクリーニングバイアスによる静電気力によって、感光体上の残留トナーがファーブラシ３０２から電界ローラ３０３へと移動し、スクレーパ３０４により電界ローラ３０３から掻き落とされる。
このようにしてクリーニングケース３０５内に集められたトナーは、回収スクリュ３０６により、図示しない廃トナーボトル、あるいは該クリーニング装置が搭載されている画像形成ユニットの現像装置に送られる。
本実施形態の複写機においては、回収スクリュ３０６によりクリーニングケース３０５内から回収したトナーを、対応する現像装置に戻して再利用するようにしている。
また、上記各クリーニング装置は、回収スクリュ３０６の配設部位が、該クリーニング装置の下流側に隣接する画像形成ユニットの現像装置のスクリュ２０３の上側の現像ケース２０６の部分に対して重なるように、それぞれ配設されている。これにより、各画像形成ユニットを互いに接近させて配置することが可能になり、画像形成装置本体の小型化が可能になる。
【００２９】
［帯電量検知手段］
感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチを作成し、中間転写ベルト上に転写させてから、中間転写ベルト上でそのパッチ濃度を光学的検知手段により検知し、その検知結果に基づいてトナー帯電量の見積もりを行う。
同じ潜像でトナーを現像させたときのパッチの付着量は、トナー濃度が一定の場合、トナー帯電量にほぼ反比例する。この関係を用いて、パッチの付着量からトナー帯電量を検知することができる。
図５は、パッチ画像としての画像調整用パターンの詳細を示す模式図である。Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の濃度検知用のパッチである。
本実施例では、各パッチは縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、５ｍｍの間隙を介して形成される。これにより、中間転写ベルト２２上の各パッチＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋが占有する長さはそれぞれＬ３＝７５ｍｍとなる。パッチＰｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋは、画像出力時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト２２上に重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写手順により、中間転写ベルト２２上には各色の濃度検知用のパッチＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋによって構成される１つのパターンブロックが形成される。
Ｌ２は、他のパターンブロックとの間隔を含めた長さである。本実施例では、画像調整用パターンは、１0枚画像出力ごとに１回の頻度で作成した。
【００３０】
濃度検知用パッチ検出手段としての画像濃度検出センサ７０は、発光素子（発光手段）としてＬＥＤを、受光素子（受光手段）としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型光学センサが一般的に知られている。
画像濃度検出センサ７０は、中間転写ベルト２２の表面に対向して主走査方向に配置されたセンサブラケット７２に支持されている。
画像濃度検出センサ７０のセンサ構成としては、図６に示すような、正反射光のみを検出するタイプ（特開2001-324840号公報参照）、図７に示すような、拡散反射光のみを検出するタイプ（特開平5-249787号公報、特許第3155555号公報参照）、図８に示すような、両者を検出するタイプ（特開2001-194843号公報参照）の３つのタイプがある。
図６、図７、図８において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射受光素子を、５３は検知対象面を、５４は検知対象面上のトナーパッチを、５５は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
【００３１】
本実施形態では、図１０に示すように、帯電量検知手段７４は、画像濃度検出センサ７０の検出値と、トナー濃度センサ２０５の検出値とからトナー帯電量を見積もり、これを磁場制御手段７６に送信する機能を有している。
同じ潜像でトナーを現像させたときのパッチの付着量は、トナー濃度にほぼ比例し、トナー帯電量にほぼ反比例する。この関係を用いて、パッチの付着量とトナー濃度からトナー帯電量を検知することができる。
【００３２】
［磁場変更手段］
本実施形態において、磁場変更手段７７は、図９に示すように、マグネットローラ２０１aと、このマグネットローラ２０１aを１つのブロック（一体物）として回転させるモータ８０とから構成されている。
すなわち、本実施形態におけるマグネットローラ２０１aは、すべての磁極が１ブロックとして構成されたマグネットローラである。図９（ｂ）は現像ローラの側面図である。
図９では、マグネットローラ２０１aがモータ８０の回転軸に直接連結されているが、これは模式図であり、実際にはギアを入れることによりモータの回転角度に対してマグネットローラの回転角度を小さくし、細かな角度制御ができるようにしている。
【００３３】
図１０に示すように、磁場制御手段７６は、帯電量検知手段７４からのトナー帯電量情報に基づいて磁場制御手段７６のモータ８０を回転させる。マグネットローラ２０１ａの軸をモータ８０で回転させることにより磁場を変化させる。磁場制御手段７６が帯電量検知手段７４を兼ねる構成としてもよい。
図９（ｃ）に示すように、マグネットローラ２０１ａを現像ローラ回転方向（図３のＡ方向）に対して逆方向（上流側）に回すことにより、汲み上げ位置の磁力が大きくなり（現像剤を現像ローラに供給するスクリュ２０４に対する磁力範囲が拡大する）、撹拌強度が大きくなる。
すなわち、スクリュ２０４から現像ローラ２０１へ汲み上がる現像剤量が増え、剤圧が上がる。これに加えて、現像剤が還流している領域で現像剤にかかる磁力が強くなる。これにより、トナー帯電量を上昇させることができた。
逆に、マグネットローラを下流側に回すと、図９（ｄ）に示すように、上記と逆の現象で撹拌強度が小さくなり（現像剤を現像ローラに供給するスクリュ２０４に対する磁力範囲が狭くなる）、トナー帯電量を抑えることができた。
マグネットローラの回転の範囲は、標準条件から±１５°とした。撹拌強度が最大のときと、最小のときとで、帯電量を8μC/g変化させることができた。
【００３４】
上記のように、トナー濃度を大きく変動させずに、トナー帯電量を制御することが可能になった。これにより、トナー飛散や地汚れが低減し、また汲み上げ量も安定した。なお、磁場を変化させる位置であるが、現像剤汲み上げ位置（スクリュから現像ローラへ現像剤を受け渡す位置）からドクタ通過前までの現像剤の還流が起こっている範囲で現像剤に負荷がかかるので、ここの磁場を変化させることが有効である。
現像ローラが保持する現像剤量は汲み上げ位置の磁場の大きさで制御できる。保持する現像剤量を増やしたい場合には、汲み上げ位置の磁場を大きくする。現像ローラが保持する剤重量が大きければ、ドクタ手前で剤圧が上がり撹拌強度が上がるため、トナーの帯電量が上昇する。また、保持する量が多いということは、一度汲み上げられた現像剤が再度スクリュに落ちるまでにかかる時間も長くなるので長時間撹拌を受けることになり、これも帯電量を上昇させる効果につながる。
【００３５】
現像ローラ内の磁石を回転させることにより、汲み上げ位置やドクタ手前の磁場の大きさを変化させることができる。これにより、現像剤の撹拌強度を変化させることができる。
上記のように磁石全体を回転させることにより、汲み上げ位置〜ドクタ手前の磁場を簡易的に変化させることができるものの、現像領域（現像ローラが保持している現像剤の一部を感光体に移動させて現像させる領域）の磁場も同時に変化してしまうため、画像に影響がでてしまう虞がある。この場合、画像に影響がでないように、現像領域に対応する主磁極を予め設定するようにしてもよい。
【００３６】
特許文献１のような従来技術では、汲み上げ位置からドクタ手前までの領域の現像ローラ上の磁場を、感光体内の磁石で変化させるのは距離が遠いため難しいが、本発明によれば容易に変化させることができる。
【００３７】
現像量の推定式に関してSchein等の研究が有名である。トナー種・キャリア種、線速比、現像バイアス一定の条件現像を行うと、現像量（画像濃度）は、「トナー帯電量に反比例」、「トナー濃度に比例」で近似できることが分かっている。
そこで、「反射型センサで検知した画像濃度」と、「トナー濃度センサで検知したトナー濃度」から、トナー帯電量を次式を用いて見積もった。
トナー帯電量=ｋ×トナー濃度/画像濃度・・・・(1)
なお、トナー濃度は一定になるように補給制御を行っているため、画像濃度の検出値のみからトナー帯電量を見積もっても良い。但し、実際にはトナー濃度は若干変動するので予測精度は低くなる。
トナー帯電量=ｋ’／画像濃度・・・・(2)
ここで、kとk’は比例係数であり、装置固有の値である。kやk’は、標準環境、標準磁場（撹拌強度が中央値）、標準トナー濃度C[wt％]でパッチを作成した際の、画像濃度A[mg/cm2]、トナー帯電量Q[μC/g]を測定し、以下の式から定義した。
k=Q×A/C・・・・（３）
k’=Q*A・・・・（４）
本実施例の場合、k=2.25、k’=15.8で帯電量の見積もりを行った。
【００３８】
［磁場制御手段］
帯電量検知手段７４にて、トナー帯電量を10枚画像出力ごとに１回の頻度で検知した。その値が目標帯電量の値より大きければ、磁場制御手段７６により磁場変更手段７７を介して撹拌強度を弱める方向に、逆に小さければ撹拌強度を強める方向に磁場を変化させた。その制御フローを図１１に示す。
【００３９】
［帯電量変動の測定結果］
環境を変えて、画像形成装置をランダムに動作させたときの帯電量・トナー濃度の変化を測定したものが図１２である。本実施例（磁場の制御を行った場合）と、従来制御（磁場の制御を行わず、トナー濃度のみで帯電量の制御を行った場合）とで比較している。両者で同じ画像を出力した。
帯電量の変動は両者で同じ程度であるが、トナー濃度変動が本実施例を用いることにより抑えられていることが確認できた。
【００４０】
［撹拌強度とトナー帯電量との関係］
図１３のプロット図は、現像剤10gを、直径25mm、高さ30mmのステンレス製円筒容器に入れて、280rpmで回転させたときのトナー帯電量の時間推移を測定した実験結果である。
0〜150s、250〜350sは円筒容器に磁石（０．３T）を近づけた状態、150s〜250sは磁石を離した状態(０T)で撹拌しており、時間ごとに現像剤の撹拌強度を変化させている。
磁石ありの強撹拌時のトナー帯電量安定レベルが-35μC/gであるのに対し、弱撹拌時は-28μC/gと帯電量が下がっており、現像剤の撹拌強度に応じて帯電量安定レベルが変化することが分かる。
【００４１】
今回、上記現象を説明するための帯電モデルを以下のように考えた。
代表的な帯電モデルの１つに、キャリア・トナー間の電子の移動を、キャリア・トナーの電荷が作る電界と仕事関数差のつりあいで説明するモデルがある。これは、近藤（非特許文献１参照）やShein（非特許文献２、３参照）らによって提唱されたもので、詳細を以下に記す。
キャリアとトナーが接触する接触時のキャリア・トナー間のギャップをz0とすると、キャリアとトナーの仕事関数差Vaを駆動力として電子の移動が起こる。この電子の移動によりキャリア・トナーに生じた電荷が、駆動力と反対方向の電界E（電位差Vb=E×z0）を作り、電子の移動を妨げる作用をし、両者がつりあったとき（Va=Vb）に電子の移動が完全に停止し帯電が安定する、というモデルである。
【００４２】
この帯電モデルにおいて帯電量安定レベルは、仕事関数差に寄与する「キャリア・トナーの構成材料」、電界に寄与する「キャリア・トナー真比重」、「トナー濃度」、「キャリア・トナー粒径」、つまり現像剤特性とトナー濃度で決まると考えられる。
しかしながら、実験を行ったところ、図１３に示すように、帯電量安定レベルは、現像剤特性やトナー濃度だけでなく、ユニット側の寄与も大きいことが明らかになった。電子写真プロセスの現像ユニットの内部では現像ローラ上、スクリュ上とで撹拌強度は大きく変化するため、撹拌強度依存性を考慮した帯電モデルを考える必要がある。
今回、撹拌強度依存性を考慮するため、上記代表的な帯電モデルに「接触時のキャリア・トナー間ギャップz0が撹拌強度に応じて変化する」という仮定を追加した。
強撹拌時には、キャリア・トナー接触面への圧力が大きいためz0が小さく、逆に弱撹拌時には接触面への圧力が弱まるためz0が大きくなるイメージである。
【００４３】
この仮定を用いると、撹拌強度を振った際のキャリア・トナー間の電子の移動について、次のとおり説明ができる。
強撹拌で仕事関数差Vaとキャリア・トナー電荷が作る電位差Vbがつりあった状態Va=Vb（図１３の（１））から、弱撹拌に切り替えると、z0が大きくなるに伴い、Vb(＝E×z0)＞Vaとなり、電子は帯電時と逆方向に移動、つまり帯電の緩和が起こる（図１３の（２））。
帯電の緩和に伴い電界Ｅも弱まり、やがてVa＝Vbとなり帯電の緩和が止まる（図１３の（３））。再度強撹拌に切り替えると、z0が小さくなるため、Vb(＝E×z0)＜Vaとなり、再度帯電が進む（図１３の（４））。
帯電の進行により電界Ｅが大きくなり、Va＝Vbとなったところで帯電が安定する（図１３の（５））。
上記仮定を入れた帯電モデルでの計算結果が図１３の実線であり、シミュレーションでの撹拌強度依存性の再現が可能になった。
【００４４】
図１４に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、マグネットローラ２０１ａが、「現像領域側の磁極」を有するマグネットブロック２０１ａ―１と、「汲み上げ〜ドクタの磁極」を有するマグネットブロック２０１ａ−２の２ブロックに別れていることを特徴としている。
マグネットブロック２０１ａ−１は固定で、「汲み上げ〜ドクタの磁極」を有するマグネットブロック２０１ａ−２の軸をモータ８０で回転させることにより、磁場を変化させた。マグネットブロック２０１ａ−２とモータ８０とから磁場変更手段７９が構成されている。
このように、磁石全体ではなく一部を回転させることにより、現像領域の磁場はあまり変化させずに、汲み上げ位置〜ドクタ手前の磁場を変化させることが可能になる。
【００４５】
マグネットブロック２０１ａ−２を現像ローラ回転方向に対して逆方向（上流側）に少し回すことにより、図１４（ｃ）に示すように、撹拌強度が大きくなる。
すなわち、スクリュ２０４から現像ローラ２０１へ汲み上がる現像剤量が増え、剤圧が上がる。これに加えて、現像剤が還流している領域で現像剤にかかる磁力が強くなる。これにより、トナー帯電量を上昇させることができた。
逆に、下流側に回すと、図１４（ｄ）に示すように、上記と逆の現象で撹拌強度が小さくなり、トナー帯電量を抑えることができた。
マグネットブロック２０１ａ−２の回転の範囲は、標準条件から±１0°とした。撹拌強度が最大のときと、最小のときとで、帯電量を10μC/g変化させることができた。
【００４６】
図１５及び図１６に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３が、現像スリーブ２０１ｂの表層に向って平行移動可能な構成を有していることを特徴としている。
すなわち、マグネットローラ２０１ａのうち、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３を除く部分は固定であり、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３のみがローラ径方向に可動な構成となっている。
図１６に示すように、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３の軸方向端部には、ラックギア８２が固定されており、該ラックギア８２に噛み合うピニオンギア８４がモータ８０の回転軸に接続されている。
本実施形態では、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３、ラックギア８２、ピニオンギア８４、モータ８０により磁場変更手段８１が構成されている。
ラックギア８２とピニオンギア８４の配置位置は上記に限定される趣旨ではなく、現像スリーブ２０１ｂの回転を阻害しない範囲で適宜に設定される。
【００４７】
直方体状をなす汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３を、図１５（ｃ）に示すように、現像スリーブ２０１ｂの表層に近づけることにより、スクリュ２０４から現像ローラ２０１へ汲み上がる現像剤量が増え、剤圧が上がる。すなわち、汲み上げ位置での撹拌強度が強くなり、トナー帯電量を上昇させることができた。
逆に、図１５（ｄ）に示すように、汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３を現像スリーブ２０１ｂの表層から遠ざけると、撹拌強度が小さくなり、トナー帯電量を抑えることができた。
汲み上げ位置の磁極ブロック２０１ａ−３のローラ径方向における移動の範囲は、標準条件から±2ｍｍとした。撹拌強度が最大のときと、最小のときとで、帯電量を10μC/g変化させることができた。
マグネットローラ２０１ａの回転ではなく、表層からの距離を変化させることで、磁場の大きさをダイナミックに変化させることができる。
【００４８】
図１７に基づいて第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、帯電が弱くなりやすい現像ローラ２０１の上流側、すなわち、現像ローラ２０１の上記現像剤の循環経路におけるトナー補給側に対応したマグネットローラ２０１ａの上流側において、汲み上げ位置と、ドクタ位置（ドクタ位置のローラ回転方向上流側近傍）にコイル８６と電源８８とをそれぞれ設置し、磁場変更手段９０を構成したことを特徴としている。
コイル８６に流す電流値により、磁場を変化させた。帯電が弱くなりやすい上流側のスリーブに対応した位置にのみコイルを配置した。コイル８６は、直径5mmの長さ5mmの鉄芯に300回エナメル線を巻きつけたものである。
【００４９】
電流を大きくすると、撹拌強度が大きくなるため、トナー帯電量を上昇させることができた。逆に電流を小さくすると、撹拌強度が小さくなり、トナー帯電量を抑えることができた。電流の上限は最大1A流した。撹拌強度が最大のときと、最小のときとで、撹拌強度を２μC/g変化させることができた。電流の調整は、磁場制御手段７６によってなされる。
磁石の位置を変える方式に対し電流は短時間で変化させることができるので、帯電量検知手段にて検知された帯電量に対して応答性のよい制御が可能になる。また、生産性を落とすことなく磁場を変化させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
２０  現像装置
２１  像担持体としての感光体
７０  画像濃度検出センサ
７４  帯電量検知手段
７６  磁場制御手段
７７  磁場変更手段
８６  コイル
２０１  現像剤担持体
２０２  規制部材
２０４  現像剤供給部材
２０５  トナー濃度センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開２００９−２９４６２３号公報
【特許文献２】特開平１０−１３３５１８号公報
【非特許文献】
【００５２】
【非特許文献１】A.Kondo: TAPPI Printing&Reprography Conference Proceedings, p153-157(1980)
【非特許文献２】L.B.Schein: Phys.Lett.A, 167,79(1992)
【非特許文献３】L.B.Schein: J.Imag.Sci.Tech.,37,1(1993)
【図１】
2012252268.tif 000003
【図２】
2012252268.tif 000004
【図３】
2012252268.tif 000005
【図４】
2012252268.tif 000006
【図５】
2012252268.tif 000007
【図６】
2012252268.tif 000008
【図７】
2012252268.tif 000009
【図８】
2012252268.tif 000010
【図９】
2012252268.tif 000011
【図１０】
2012252268.tif 000012
【図１１】
2012252268.tif 000013
【図１２】
2012252268.tif 000014
【図１３】
2012252268.tif 000015
【図１４】
2012252268.tif 000016
【図１５】
2012252268.tif 000017
【図１６】
2012252268.tif 000018
【図１７】
2012252268.tif 000019