(57)【要約】【課題】現像時が劣化した場合でも、現像コントラストを増加させることなく、画像濃度を上昇させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面の静電像を現像剤で現像してトナー像を形成する現像装置３と、現像装置３による現像後の感光体ドラム１の表面のトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）を計測する電位センサ５と、電位センサ５が計測した現像後の感光体ドラム１の表面のトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）、及び、現像装置３が印加する現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）の電位差に基づいて、現像装置３の駆動条件を変更するコントローラ１３と、を備える画像形成装置１００を構成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記現像手段による現像後の前記像担持体の表面のトナー電位を計測する計測手段と、
前記計測手段が計測した現像後の前記像担持体の表面のトナー電位、及び、前記現像手段が印加する現像ＤＣバイアスの電位差に基づいて、前記現像手段の駆動条件を変更するコントローラと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像手段は、
装置本体に回転自在に支持されるマグネットローラと、
前記マグネットローラを内包し、前記装置本体に回転自在に支持される現像スリーブと、
を有す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】
前記コントローラは、前記現像手段の駆動条件を変更するにあたって、前記マグネットローラの回転数を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記コントローラは、現像後の前記像担持体の表面のトナー電位、及び、前記現像手段が印加する現像ＤＣバイアスの電位差が大きい程に、前記マグネットローラの回転数を上昇させるように制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コントローラは、制御の前後で、現像剤の搬送速度が一定になるように、前記マグネットローラ及び前記現像スリーブの回転数を設定することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記コントローラは、現像剤の粒子が飛散しない許容範囲内で、前記マグネットローラの回転数を設定することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項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、静電像を現像剤で現像する現像装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、良好な画像を得るためには、現像工程で感光体上のトナー載り量を安定させる必要がある。長期連続印字等により現像剤が劣化すると、外添剤の埋め込み等でキャリアとトナーの付着力が増加して、トナーの飛翔量が減少し、初期設定のままだと現像後のトナー載り量が減少してしまう問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、一般的にトナー載り量を安定化させるために、画像の濃度や現像装置内のトナーとキャリアの混合比を検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して所望の濃度になるように制御を行う方法が用いられている。例えば、特許文献１では、現像後のトナー濃度を光学濃度検知手段により検知し、その結果トナー濃度が低下していた場合に、現像コントラスト電位を変更してトナー濃度を上昇させて画像濃度を維持するという濃度一定制御が行われている。
【０００４】
また、現像後の感光体上の静電像とトナー層が作る電位の和（以降トナー電位と記す）を計測し、その計測結果に応じて画像形成条件を変更する方法がある。例えば、特許文献２では、感光体上に現像されたトナー電位を計測し、現像コントラスト電位との比に応じ、現像剤中のトナー濃度や現像コントラスト電位を調整する技術が開示されている。
【０００５】
上記のような画像形成条件を変更する方法以外にも、特許文献３には、感光体と現像スリーブの回転速度比率（周速比）を制御することで所望の画像濃度にする方法が開示される。また、特許文献４には、回転可能なマグネットローラを内包した現像スリーブを有する現像装置を用い、マグネットローラの回転数を制御することでトナー載り量を増加させる方法が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８９４６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２１４０号公報
【特許文献３】特開平２−１２０７６３号公報
【特許文献４】特開昭６１−２９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載される発明では、現像コントラストを変更しているため、画像不良が発生する場合がある。次に図１１を用いてそのメカニズムを説明する。
【０００８】
図１１（ａ）は、反転現像方式の場合の初期設定時の現像後のトナー載り量を示す模式図である。例えばベタ画像を印字する場合、図１１（ａ）に示されるように、露光部電位（Ｖｌ）に対して現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）まで電位を埋めるように現像コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）分トナーが現像される。
【０００９】
図１１（ｂ）は、反転現像方式の場合の現像剤劣化時の現像後のトナー載り量を示す模式図である。前述の初期状態から印字枚数を増やしていくと、現像剤が劣化してくる。現像剤が劣化すると、トナーとキャリアの付着力が増加し、所謂スペントトナーが発生し、キャリアの帯電付与能力やトナーの帯電量が下がる。そして、図１１（ｂ）に示されるように、現像後のトナー載り量が低下する場合がある。
【００１０】
この時、現像コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）分の電位を埋めきれず、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）と現像後トナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）との差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）が生じる。
【００１１】
図１１（ｃ）は、特許文献１に開示される技術で、トナー載り量を制御する様子を示す模式図である。前述の差分電位が生じた場合に、特許文献１の方式では、帯電電位、露光強度、現像バイアスを変更し、図１１（ｃ）に示されるように、初期のトナー載り量になるように現像コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を制御している。ただし、図１１（ｃ）では、図１１（ｂ）と比較してトナー載り量は増加しているが、差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）が存在したままである。
【００１２】
図１２は、白抜けが発生する様子を示す模式図である。例えば図１２に示されるような感光体ドラムと現像スリーブが同方向に回転する方式において、感光体ドラムの面の進行方向に中間調画像（ＨＴ）、その後ろにベタ画像（ＨＤ）が現像される場合を想定する。この場合に、この差分電位が存在していると、中間調部とベタ部の境界領域で回り込み電界が発生し、中間調部に付着するべきトナーが回り込み電界の影響でベタ部へ付着して中間調部の境界付近にトナーがなくなる。そして、画像不良（以降「白抜け」と記す）が発生してしまう場合がある。
【００１３】
また、この方式では現像後に設置した光学濃度測定手段で現像後のトナー像の反射光量を検知し、検知した反射光量からトナー濃度に変換している。そのため、トナー濃度の変動は検知できるが、そのとき差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）がどのくらい生じているかは判断できない。
【００１４】
そこで、特許文献２に開示されている方式では、現像後に電位センサを設置し、現像後のトナー電位を検知することで差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）を算出できる。ただし、制御対象が現像コントラスト電位であるため、前述した方式と同様に白抜けが生じる場合がある。
【００１５】
したがって、現像剤の劣化等によりトナー載り量が低下した場合に、差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）に応じて現像コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を変更せずにトナー載り量を増加させる必要がある。
【００１６】
特許文献３や特許文献４に記載の発明現像コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を変更せずに、剤劣化等で所望のトナー載り量が減少した場合にトナー載り量を上昇させる。特許文献３に記載の発明では、現像スリーブの回転速度を上げてトナーをより多く現像部に搬送して、トナー載り量を上昇させる。また、特許文献４に記載の発明では、初期には、印字濃度が高いので、マグネットローラの回転数を下げ、経時的に印字濃度が低くなると、マグネットローラの回転数を上げる。
【００１７】
図１３（ａ）は、マグネットローラの回転数とトナー載り量の関係を示すグラフである。図１３（ｂ）は、マグネットローラの回転数と現像剤の搬送速度の関係を示すグラフである。特許文献４の場合には、図１３（ｂ）のように、マグネットローラの回転数が上昇すると、現像剤の搬送速度が上昇し、より多くのトナーが現像部に供給される。その結果、図１３（ａ）のように、現像コントラストが変更されなくても、トナー載り量が増加されるようにもできる。
【００１８】
ただし、このようなマグネットローラの回転数が上昇すると、現像剤の搬送速度が速くなり、現像剤が規制ブレードを通過する回転が増加し、規制ブレードの圧縮によって現像剤の劣化が促進される。このように、現像剤の劣化を促進する方法は、問題の解決方法として、不適切と言える。
【００１９】
本発明は、上記実情に鑑み、現像時が劣化した場合でも、現像コントラストを増加させることなく、画像濃度を上昇させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段による現像後の前記像担持体の表面のトナー電位を計測する計測手段と、前記計測手段が計測した現像後の前記像担持体の表面のトナー電位、及び、前記現像手段が印加する現像ＤＣバイアスの電位差に基づいて、前記現像手段の駆動条件を変更するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、現像剤が劣化した場合でも、現像コントラストを増加させることなく、画像濃度が上昇させられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の断面図等である。
【図２】感光体ドラム及び現像装置の断面図である。
【図３】コントローラの制御工程を示すフローチャートである。
【図４】帯電電位、現像ＤＣバイアス、現像コントラスト、露光部電位の関係を示す模式図である。
【図５】２成分現像剤の搬送速度を一定にした条件下において、トナー載り量と、マグネットローラ７回転数／現像スリーブ６の回転数との関係を示すグラフである。
【図６】回転数比率が小さい場合の感光体ドラム及び現像スリーブの間の現像ニップ部の断面図等である。
【図７】差分電位と、マグネットローラの回転数／現像スリーブの回転数と、の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２に係る画像形成装置でコントローラが制御する制御工程を示すフローチャートである。
【図９】差分電位と、回転数比率（マグネットローラ７の回転数／現像スリーブの回転数）と、の関係を示すグラフである。
【図１０】初期剤及び劣化剤時のトナー載り量と飛散の関係を表すグラフを示す。
【図１１】反転現像方式の場合の初期設定時の現像後のトナー載り量を示す模式図等である。
【図１２】白抜けが発生する様子を示す模式図である。
【図１３】マグネットローラの回転数とトナー載り量の関係を示すグラフ等である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて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、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、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。
【実施例１】
【００２４】
図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の断面図である。図１（ａ）に示されるように、画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、『像担持体』としての感光体ドラム１が配置される。感光体ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置９、現像装置３が配置される。『現像手段』としての現像装置３は、感光体ドラム１の表面の静電像を現像剤で現像してトナー像を形成する。現像装置３は、装置本体に回転自在に支持されるマグネットローラ７と、マグネットローラ７を内包し、装置本体に回転自在に支持される現像スリーブ６と、を有する。
【００２５】
感光体ドラム１の上方には中間転写ベルト４が配置される。中間転写ベルト４は転写ローラ１１、２次転写ローラ１２、ローラ１４に懸架される。転写ローラ１１と感光体ドラム１とにより転写部が形成される。また、２次転写ローラ１２の対向位置には、２次転写対向ローラ１５が配置される。
【００２６】
中間転写ベルト４の左方には定着装置１０が配置される。また、装置本体１００Ａの内部には、内部機器の駆動を制御するコントローラ１３が配置される。さらに、装置本体１００Ａの内部には、電位センサ５が配置される。電位センサ５は、現像装置３よりも感光体ドラム１の回転方向で下流で、感光体ドラム１と対向するように配置される。『計測手段』としての電位センサ５は、現像装置３による現像後の感光体ドラム１の表面のトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）を計測する。
【００２７】
コントローラ１３は、電位センサ５が計測した現像後の感光体ドラム１の表面のトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）、及び、現像装置３が印加する現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）の電位差に基づいて、現像装置３の駆動条件を変更する。
【００２８】
矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面では、帯電装置２によって一様に帯電され、露光装置９によって静電像が形成され、現像装置３によって静電像が現像剤で現像されて現像剤像が形成される。感光体ドラム１の表面の現像剤像は、矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト４に転写される。
【００２９】
一方で、図示しないカセットの内部に配置されるシートは、矢印Ｃ方向に搬送され、２次転写ローラ１２と２次転写対向ローラ１５とで形成される２次転写ニップ部に搬送される。そのシートは、中間転写ベルト４に転写される現像剤像が転写されて、定着装置１０に搬送される。定着装置１０では、現像剤像がシートに加熱及び加圧されて定着される。
【００３０】
図１（ｂ）は、コントローラ１３の構成を示すブロックである。図１（ｂ）に示されるように、コントローラ１３の内部には、ＲＡＭ１３ａ、ＲＯＭ１３ｂ、ＣＰＵ１３ｃ、モータドライバ１３ｄ、モータドライバ１３ｅが配置される。ＣＰＵ１３ｃは、ＲＯＭ１３ｂに格納されたプログラムを、ＲＡＭ１３ａに展開して実行することにより、制御信号を生成させる。そして、コントローラ１３からの制御進行にしたがって、画像形成装置の所定の構成要素が動作し、制御されることによって、画像形成装置１００による一連の処理が実現される。
【００３１】
図２は、感光体ドラム１及び現像装置３の断面図である。図２に示されるように、現像装置３は装置本体３Ａを有する。この装置本体３Ａの内部には、２成分現像剤８が収納される。この２成分現像剤８は、例えば、キャリア粒子と、非磁性トナー粒子と、を一定比率で混合させたものである。また、装置本体３Ａの内部には、現像スリーブ６と、マグネットローラ７と、が配置される。マグネットローラ７は、現像スリーブ６に内包される。
【００３２】
感光体ドラム１が矢印Ａ方向に回転する。同時に、現像スリーブ６が矢印Ｄ方向に回転する。すなわち、感光体ドラム１及び現像スリーブ６は、同方向に回転する。この現像スリーブ６が矢印Ｄ方向に回転するときに、マグネットローラ７が矢印Ｅ方向に回転する。すなわち、現像スリーブ６及びマグネットローラ７は、また、現像スリーブ６が矢印Ｄ方向に回転し、マグネットローラ７が矢印Ｅ方向に回転する。すなわち、現像スリーブ６及びマグネットローラ７は、逆方向に回転する。
【００３３】
マグネットローラ７には、周方向にＳ極とＮ極が交互に配置される。２成分現像剤８は、不図示の補給機構及び撹拌機構によって帯電され、矢印Ｆ方向に搬送される。すなわち、２成分現像剤８が搬送される方向は、現像スリーブ６の回転方向と同方向であると共に、マグネットローラ７の回転方向と逆方向である。このときに、チェーン状に形成される２成分現像剤８のキャリア粒子（磁気穂）は、矢印Ｆ方向に進むに連れて、マグネットローラ７のＳ極及びＮ極から受ける磁力が交互に変わることで、回転を繰り返しながら搬送される。
【００３４】
現像スリーブ６の表面の２成分現像剤８は、感光体ドラム１及び現像スリーブ８の間の現像ニップ部へ搬送され、現像スリーブ６に印加される現像電界によって、静電像がトナー粒子の電荷で静電的に満たされるように静電像に付着する。これにより、感光体ドラム１の表面では、静電像が形成され、トナーによりトナー像が形成される。ここでは、現像電界は、現像ＤＣバイアスと現像ＡＣバイアスを重畳させた電界を用いられるが、それに限定されなくても良い。
【００３５】
図３は、コントローラ１３の制御工程を示すフローチャートである。図３に示される制御工程は、通常の印字待機中で、かつ、指定印字枚数（現像剤の劣化でトナー載り量が減少し始める印字枚数）を超えたときに開始される。コントローラ１３は、感光体ドラム１の表面に所定の画像パターンを形成する（Ｓ１０２）。コントローラ１３は、検知センサから、初期の２成分現像剤８が用いられて現像されたときに、所望の画像濃度で、かつ、差分電位△Ｖが生じない回転数を、受信して、メモリ（図１（ｂ）中のＲＡＭ１３ａ）に保持する。コントローラ１３は、初期時は、この設定値を用いる。また、所定の画像パターンとは、例えばベタ画像とする。
【００３６】
コントローラ１３は、現像装置３が感光体ドラム１の表面のトナー像を現像した後に、電位センサ５によって、感光体ドラム１の表面のトナー像の表面電位（現像後トナー電位Ｖｔｏｎｅｒ）を計測する（Ｓ１０３）。
【００３７】
コントローラ１３は、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）とトナー像の表面電位（Ｖｔｏｎｅｒ）との差分電位（△Ｖ）を次式（１）のように算出する（Ｓ１０４）。ここで、現像ＤＣバイアスとしては、予めコントローラ１３のＲＯＭ１３ｂに保持されているものが用いられる。
【００３８】
［数１］  △Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）・・・（１）
式（１）は、反転現像方式の場合の関係式であるが、この方式に限定されなくても良い。
【００３９】
コントローラ１３は、差分電位（△Ｖ）が０よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１０５）。コントローラ１３は、Ｓ１０５の判断の結果、ＹＥＳの場合には、現像スリーブ６及びマグネットローラ７の回転数を決定し、設定を変更する（Ｓ１０６）。すなわち、コントローラ１３は、現像スリーブ６及びマグネットローラ７の回転数を変更する工程に向かう。なお、コントローラ１３は、Ｓ１０５の判断の結果、ＮＯの場合には、制御工程を終了する。すなわち、コントローラ１３は、現像スリーブ６及びマグネットローラ７の回転数を変更せず、初期設定値を用いて現像スリーブ６及びマグネットローラ７を回転させる。
【００４０】
なお、Ｓ１０６において、２成分現像剤８の搬送速度ｖと、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇと、現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌと、の関係は、次式（２）で表すことができる。
【００４１】
［数２］  ｖ＝Ｎｒπ（Ｒｓｌ（ｒπ／Ｎ−ｈ）＋ｈ（Ｒｓｌ＋Ｒｍａｇ））／（ｒπ−Ｎｈ）・・・（２）
ここで、Ｎはマグネット磁極数、ｒは現像スリーブ６の径、ｈは磁気穂の長さである。
【００４２】
例えば、２成分現像剤８の搬送速度ｖが４００［ｍｍ／ｓｅｃ］の場合には、図７のデータから、差分電位△Ｖに対応するマグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇ／現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌの回転数比率を決定する。そして、この回転数比率と搬送速度ｖを、式（２）に代入し、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇと現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌを決定する（ステップＳ１０６）。
【００４３】
コントローラ１３は、Ｒｍａｇが限界Ｒｍａｇよりも小さいか否かを判断する（Ｓ１０７）。この判断に関して説明する。現像剤の劣化によりトナー載り量が低下してくると、マグネットローラ７の回転数が上昇するように設定する必要があるが、この回転数の上昇にも限界値がある。例えば、図５に示されるように、回転数比率が上昇していくと、トナー載り量が飽和する。このまま回転数比率が上昇しても、トナー載り量が変わらず、一方でトナー飛散等の問題も生じてくる。
【００４４】
そこで、コントローラ１３は、図５のトナー載り量の飽和時のマグネットローラ７の回転数を限界回転数（限界Ｒｍａｇ）として、予めメモリ（例えば図１（ｂ）中のＲＯＭ１３ｂ）に記録する。
【００４５】
コントローラ１３は、Ｓ１０７の判断の結果、ＹＥＳの場合には、メモリ（例えば図１（ｂ）中のＲＡＭ１３ａ）に保持してある回転数をＳ１０６で決定した現像スリーブ６及
びマグネットローラ７の回転数に変更する（Ｓ１０８）。
【００４６】
コントローラ１３は、Ｓ１０７の判断の結果、ＮＯの場合には、回転数のエラーを表示パネルに表示する（Ｓ１０９）。コントローラ１３は、Ｓ１０６で決定した回転数に変更せずに制御を終了する。ここで、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）等の画像形成条件は、予めメモリ（例えばコントローラ１３のＲＯＭ）に保持してある設定値を用いる。
【００４７】
次に、図３中のＳ１０６の工程における現像スリーブ６及びマグネットローラ７の回転数を決定及び変更する方法に関して、図４を参照しつつ説明する。
【００４８】
図４は、帯電電位（Ｖｄ）、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）、露光部電位（Ｖｌ）の関係を示す模式図である。図４中で、帯電電位（Ｖｄ）は白地部の電位であり、露光部電位（Ｖｌ）はベタ部の電位である。現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）は、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）と露光部電位（Ｖｌ）との電位差である。図４（ａ）は、感光体ドラム１が初期状態の場合の電位関係を示し、図４（ｂ）は、感光体ドラム１が劣化状態の場合の電位関係を示す。
【００４９】
図３中のＳ１０５にて差分電位△Ｖ＞０の場合には、感光体ドラム１が劣化状態にあり、図４（ｂ）に示されるように、現像ＤＣバイアス（Ｖｄｃ）とトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）との間には、差分電位△Ｖが生じている。これは、電位センサ５によって検知される。
【００５０】
図４（ｂ）に示されるような場合に、マグネットローラ７の回転数が上昇すると、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）が変更されなくても所望のトナー載り量が得られる。ただし、図１３（ｂ）に示されるように、２成分現像剤の搬送速度も速くなる。そのために、２成分現像剤制御部等での圧縮部による剤劣化が促進される。その結果、マグネットローラ７の回転数が変更されることのみでは、所望のトナー載り量が得られない。
【００５１】
このことから、コントローラ１３は、マグネットローラ７の回転数を変更すると共に、現像スリーブ６の回転数を変更する。これにより、２成分現像剤８の搬送速度が一定に維持され、かつ、トナー載り量が増やされて、コントローラ１３は、感光体ドラム１の表面で所望の載り量に制御することができる。
【００５２】
具体的には、コントローラ１３は、トナー載り量を増加させるために、マグネットローラ７の回転数を高くし、２成分現像剤８の搬送速度が速くなった分だけ現像スリーブ６の回転数を低く設定する。このように、コントローラ１３は、現像装置３の駆動条件を変更するにあたって、マグネットローラ７の回転数を変更する。このときに、コントローラ１３は、現像後の感光体ドラム１の表面のトナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）、及び、現像装置３が印加する現像ＤＣバイアスの電位差が大きい程に、マグネットローラ７の回転数を上昇させるように制御する。
【００５３】
このように、コントローラ１３は、マグネットローラ７及び現像スリーブ６の回転数を設定することで、制御の前後で、現像剤の搬送速度が一定に維持される。そして、２成分現像剤制御部での圧縮による現像剤の劣化が抑制される。
【００５４】
図５は、２成分現像剤の搬送速度を一定にした条件下において、トナー載り量と、マグネットローラ７の回転数／現像スリーブ６の回転数との関係を示すグラフである。縦軸は、トナー載り量であり、横軸は、マグネットローラ７の回転数／現像スリーブ６の回転数（回転数比率）である。図５に示されるように、２成分現像剤８の搬送速度が一定の条件下では、マグネットローラ７の回転数を高く設定し、かつ、現像スリーブ６の回転数を低く設定すると、トナー載り量が増加することが分かる。すなわち、回転数比率を大きくすると、トナー載り量が増加することが分かる。
【００５５】
図６（ａ）は、回転数比率が小さい場合の感光体ドラム１及び現像スリーブ６の間の現像ニップ部の断面図である。図６（ａ）に示されるように、２成分現像剤が現像ニップに入る搬送速度が一定で回転数比率が小さい場合（磁極Ｓと磁極Ｎの変化が少ない場合）には、現像ニップ部の内部で２成分現像剤の回転が少ない。現像スリーブ６の表面に形成される磁気穂に付着するトナーは、現像に寄与できないまま現像部を通過する。このために、トナー載り量が減少する。
【００５６】
図６（ｂ）は、回転数比率が大きい場合の感光体ドラム１及び現像スリーブ６の間の現像ニップ部の断面図である。図６（ｂ）に示されるように、２成分現像剤８が現像ニップに入る搬送速度が一定で回転数比率が大きい場合（磁極Ｓと磁極Ｎの変化が多い場合）には、現像ニップ部の内部で２成分現像剤の回転が多い。現像スリーブ６の表面に形成される磁気穂に付着するトナーは、現像に寄与できる。このために、トナー載り量が増加する。
【００５７】
図７は、差分電位△Ｖと、マグネットローラ７の回転数／現像スリーブの回転数と、の関係を示すグラフである。前述したように、マグネットローラ７の回転数／現像スリーブ６の回転数を上昇させることでトナー載り量を増加させることができるなら、差分電位△Ｖを減少させることができる。そのために、マグネットローラ７の回転数／現像スリーブ６の回転数を増加させていくうちに、差分電位△Ｖが無い条件が得られる。したがって、予め図７のデータをデータ化しておく。
【００５８】
図３中の制御工程が終了すると、変更した回転数で通常の印字工程が実行される場合には、図３中の制御工程を繰り返すことにより、長時間の画像形成が実行され、現像剤が劣化しても、白抜け等の画像不良がない画像を安定して得られる。
【００５９】
実施例１では、印字待機中に制御を実行する制御工程であったが、これに限定されなくても良い。例えば、連続印字中の紙間や非印字部等に、所定の画像パターンを形成して制御することも可能である。
【００６０】
実施例１の制御によれば、現像剤の劣化等で生じた差分電位△Ｖを、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を変更せず、かつ、現像剤の劣化を促進せずに、上昇させることができ、差分電位△Ｖに起因する画像不良が抑制される。
【実施例２】
【００６１】
図８は、実施例２に係る画像形成装置でコントローラが制御する制御工程を示すフローチャートである。実施例２の画像形成装置の構成のうち実施例１の構成と同一の構成に関しては、同一の符号を付して説明を省略する。実施例２の構成で特徴的な点は、以下の点である。すなわち、実施例１では、図７に示すようなテーブルに基づいて、回転数比率を変更していたが、実施例２では、差分電位△Ｖと回転数比率の関係を装置本体の内部で計測して、回転数比率を補正することを特徴点とする。
【００６２】
図８に示される制御工程は、実施例１と同様に、通常の印字待機中で、かつ、指定印字枚数を超えたときに開始される。コントローラ１３は、所定の画像パターンを形成する（Ｓ２０２）。コントローラ１３は、現像装置３が感光体ドラム１の表面のトナー像を現像した後に、電位センサ５によって、感光体ドラム１の表面のトナー電位を計測する（Ｓ２０３）。コントローラ１３は、現像ＤＣバイアスとトナー電位との差分電位（△Ｖ１）を算出する（Ｓ２０４）。
【００６３】
コントローラ１３は、差分電位（△Ｖ１）が０よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２０５）。コントローラ１３は、Ｓ２０５の判断の結果、ＹＥＳの場合には、設定されている現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌ１と、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇ１と、差分電位△Ｖ１を、メモリ（例えば図１（ｂ）中のＲＡＭ１３ａ）に保持する（Ｓ２０６）。
【００６４】
コントローラ１３は、Ｓ２０５の判断の結果、ＮＯの場合には、制御を終了し、その後は修正せずに初期テーブルを用いて制御する。
【００６５】
コントローラ１３は、予めメモリ（例えばコントローラ１３のＲＡＭ）に保持してある回転数比率と△Ｖのテーブルを用いて、実施例１と同様に、現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌ２とマグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇ２を決定し、変更する（ステップＳ２０７）。
【００６６】
コントローラ１３は、Ｓ２０７の工程の後に、再び感光体ドラム１の表面に所定の画像パターンを形成する（Ｓ２０８）。コントローラ１３は、現像装置３が感光体ドラム１の表面のトナー像を現像した後に、電位センサ５によって、感光体ドラム１の表面のトナー電位を計測する（Ｓ２０９）。コントローラ１３は、現像ＤＣバイアスとトナー電位との差分電位（△Ｖ２）を算出する（Ｓ２１０）。
【００６７】
コントローラ１３は、差分電位（△Ｖ２）が０よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２１１）。コントローラ１３は、Ｓ２１１の判断の結果、ＹＥＳの場合には、Ｒｓｌ２、Ｒｍａｇ２、△Ｖ２、Ｒｓｌ１、Ｒｍａｇ１、△Ｖ１により、回転数比率と△Ｖの関係式を算出する（Ｓ２１２）。すなわち、現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌ２、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇ２、差分電位△Ｖ２、メモリ（例えばコントローラ１３のＲＡＭ）に保持してある現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌ１、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇ１、差分電位△Ｖ１に基づく。コントローラ１３は、関係式をメモリに保持する（Ｓ２１３）。
【００６８】
コントローラ１３は、Ｓ２１１の判断の結果、ＮＯの場合には、初期テーブルで修正可能であるため、修正せずに制御を終了する。
【００６９】
図９は、差分電位△Ｖと、回転数比率（マグネットローラ７の回転数／現像スリーブの回転数）と、の関係を示すグラフである。マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇを現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌで割った回転数比率をＲとする。この場合に、図９から、回転数比率Ｒと、差分電位△Ｖと、の関係は、式（３）で表される。ａ、ｂは係数である。
【００７０】
［数３］  △Ｖ＝ａＥｘｐ（−ｂＲ）・・・（３）
【００７１】
最初の計測でＲ１（＝Ｒｍａｇ１／Ｒｓｌ１）と△Ｖ１が得られ、次の計測でＲ２（＝Ｒｍａｇ２／Ｒｓｌ２）と△Ｖ２が得られ、これらの値を式（３）に代入し、係数ａ、ｂを算出する。算出した係数ａ、ｂを式（３）に代入し、回転数比率Ｒと差分電位△Ｖの関係式を完成させる。この関係式を修正テーブルとしてメモリ（例えばコントローラ１３のＲＡＭ）に保持し、その後の制御に用いる。
【００７２】
本実施例では、式（３）を用いて関係式を算出したが、式（３）に限るものではなく、その現像剤の種類や現像装置構成等により変わる場合が有り、各々に適した式を用いる。
【００７３】
実施例２の構成によれば、環境等の変化によって回転数比率Ｒと差分電位△Ｖの関係を示すテーブルからズレてきても、テーブルを修正することで、より安定して白抜け等の画像不良の無い画像が得られる。
【実施例３】
【００７４】
実施例１では、現像後の電位センサ５で現像後トナー電位（Ｖｔｏｎｅｒ）を検知して差分電位（△Ｖ＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｔｏｎｅｒ｜）を算出し、この△Ｖに応じてマグネットローラ７及び現像スリーブ６の回転数を変更する制御について記載した。実施例１の制御において、マグネットローラ７の回転数を高くしすぎると、トナーの飛散が悪化してしまう。
【００７５】
そこで実施例３では、マグネットローラ７と現像スリーブ６の回転数比率と飛散の関係から回転数に制限を設け、その制限を超えた場合は剤交換制御を行うか、制御不可としてユーザーに剤交換の通知を行う。
【００７６】
図１０に初期剤及び劣化剤時のトナー載り量と飛散の関係を表すグラフを示す。初期剤では、所望のトナー載り量（図１０のターゲット）にするには、マグネットローラ７と現像スリーブ６の回転数比率は図１０のＪ１以上に設定する必要がある。劣化してもトナー載り量を維持するには、マグネットローラ７と現像スリーブ６の回転数比率を高く設定した方が良いが、高すぎると図１０の初期剤の飛散曲線からもわかる通り、トナーの飛散が急激に悪化してしまう。
【００７７】
そこで、初期回転数比率は、所望のトナー載り量を維持でき、且つ初期剤の飛散量が許容範囲内に設定する。この回転数比率と予め設定してある搬送速度ｖから式（２）を用いて、マグネットローラ７の回転数Ｒｍａｇと現像スリーブ６の回転数Ｒｓｌを決定し、メモリ（例えばコントローラ１３のＲＡＭ）に保持する。
【００７８】
次に、剤が劣化してくると、トナー載り量は図１３の点線のように初期剤に比べて低下し、差分電位△Ｖが生じる。この時、実施例１に記載の制御を用いてマグネットローラ７と現像スリーブ６の回転数比率を高くしなければならないが、その時に劣化剤の飛散を考慮する必要がある。図１０に示す通り、劣化剤は初期剤と比較して飛散しにくい。これは、劣化するとトナーの外添剤の埋め込み等でトナーとキャリアの付着力が増加し、キャリアから脱離しにくくなるため、飛散しにくくなると考えられる。
【００７９】
したがって、劣化剤の場合、飛散曲線はより高回転数側にシフトするため、回転数比率を初期剤よりも高い設定にすることができ、初期設定時と同様に所望のトナー載り量に設定できる。劣化剤時に飛散許容範囲外の回転数比率で設定しなければならなくなった場合には、画像形成装置に予め導入されている劣化剤を排出し新トナーを補給する制御を実行する。また、この制御を実行後に再度飛散許容範囲外になった場合、もしくは制御が無い場合には、剤の劣化により剤交換の必要があるという通知を画像形成装置の表示パネルに表示する。
【００８０】
以上より、本実施例では、マグネットローラ７と現像スリーブ６の回転数比率とトナーの飛散の関係から、回転数に制限を設ける。すなわち、コントローラ１３は、現像剤の粒子が飛散しない許容範囲内で、マグネットローラ７の回転数を設定する。その結果、トナーの飛散を悪化させずにトナー載り量を上昇させることができる。
【００８１】
実施例１乃至実施例３のいずれかによれば、現像剤が劣化した場合でも、現像コントラストを増加させることなく、画像濃度が上昇させられる。
【符号の説明】
【００８２】
１      感光体ドラム（像担持体）
５      電位センサ（計測手段）
３      現像装置（現像手段）
１００  画像形成装置
１３    コントローラ
Ｖｔｏｎｅｒ  トナー電位
【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１３】
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【図１１】
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【図１２】
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