(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電せしめられた該像担持体上に可視像であるトナー像を形成する可視像形成手段と、該像担持体上の該可視像を記録部材上に転写する接触式転写手段と、該接触式転写手段に定電流制御された転写用電流を供給する定電流供給手段と、該可視像形成手段及び接触式転写手段を制御する制御手段と、該像担持体上に形成された所定のトナー像である基準画像に対するトナー付着量を検知する付着量検知手段とを備え、該可視像形成手段が、帯電した該潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、キャリア及びトナーを含有する現像剤を用いて該静電潜像を現像する現像部と、該現像部にトナーを補給するトナー補給手段と、該現像部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとを有するものであり、且つ該制御手段が、該トナー濃度センサからの出力値と、該トナー濃度センサの出力目標値との比較結果に基づいて該トナー補給手段の補給動作を制御して該現像剤のトナー濃度を調整する制御と、該像担持体上に形成した出力目標値補正用の基準画像に対するトナー付着量に基づいて該出力目標値を補正する制御とを実施するものである画像形成装置において、
所定のタイミングで、該接触式転写手段を用いて該帯電手段による帯電極性と同極性に該像担持体を帯電させ、帯電後の該像担持体に転写電流補正用の基準画像を形成し、この転写電流補正用の基準画像に対するトナー付着量を該付着量検知手段に検知させた結果に基づいて該転写用電流の制御値を補正する補正制御を実施し、且つ、出力目標値補正用の基準画像の静電潜像よりも、転写電流補正用の基準画像の静電潜像の現像ポテンシャルを小さくする条件で、転写電流補正用の基準画像の静電潜像を形成する制御を実施するように、該制御手段を構成したことを特徴する画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記像担持体に接触可能な接触部材にイオン導電材を含有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上の可視像を接触方式によって記録部材上に転写する接触式転写手段を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に用いられる転写手段として、感光ドラム等の像担持体に対して接触可能に配設された転写ローラ等の接触部材を有し、これら像担持体と接触部材との間に挟み込んだ転写紙等の記録部材に像担持体上の可視像を転写する接触方式のものが広く知られている。この種の接触式転写手段においては、上記接触部材の電気抵抗が温度変化や湿度変化等の環境変化に伴って変化すると、該接触部材から上記記録部材へと供給される転写用電流が変化する。そして、この転写用電流の変化によって転写性が不安定にしてしまう。
【０００３】
そこで、接触式転写手段の上記接触部材に供給する転写用電流については、定電流制御を実施するのが一般的である。この定電流制御によれば、上記接触部材の電気抵抗が環境変化に伴って変化しても、転写用電圧を変化させることによって上記記録部材に一定の転写用電流を供給することができる。そして、このことにより、安定した転写性を維持することができる。
【０００４】
一方、従来、画像形成装置に用いられる帯電手段として、帯電ローラ等の接触帯電部材と、この接触帯電部材に帯電用電圧を供給する電源とを備える接触方式のものが広く知られている。かかる接触式帯電手段では、コロナ放電等を利用する非接触式帯電手段よりも低い帯電用電圧で像担持体を帯電させるため、消費電力を低減することができるとともに、上記電源の簡略化や装置の小型化などを図ることができる。しかしながら、上記接触帯電部材の電気抵抗が環境変動に伴って変動すると、像担持体の帯電電位を変化させてしまう。そして、この帯電電位の変化によって画像濃度を変動させてしまうという不具合があった。
【０００５】
そこで、本出願人は先に、特開平１０−９７１０８号公報において、定電流制御された転写用電流を用いる接触式転写手段によって帯電せしめた像担持体上に形成した基準画像の濃度と、接触式帯電手段によって帯電せしめた像担持体上に形成した基準画像の濃度との比較結果に応じて、この接触式帯電手段に供給する帯電用電圧の値を補正する画像形成装置を提案した。かかる画像形成装置において、像担持体を接触式帯電手段によって帯電せしめた場合には、像担持体の帯電電位が環境変動に伴って変動するため、上記基準画像の濃度（単位面積あたりの現像剤付着量）も変動する。例えば、冬季などに環境が比較的低温低湿になると、常温常湿の環境下に比べて上記接触帯電部材の電気抵抗が高くなるため、この接触帯電部材から像担持体に帯電用電流が流れ難くなる。このような場合には、像担持体の帯電電位が常温常湿の環境下に比べて低くなり、上記基準画像の濃度が常温常湿の場合よりも高くなるか（反転現像の場合）、あるいは低くなるか（正転現像の場合）する。一方、接触式転写手段によって像担持体を帯電せしめた場合には、この像担持体を環境変動によらず所定の値に帯電させることができるため、上記基準画像の濃度が所定の値になる。従って、両基準画像の濃度の比較結果に基づいて上記帯電用電圧の値を補正することで、環境変動に伴って接触帯電部材の電気抵抗を変動させても、像担持体を所定の値に帯電させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、上記転写用電流を定電流制御する場合、冬季などに環境が著しく低温低湿化すると画像が部分的に転写されずに抜けてしまういわゆる版画という現像を生ずる場合があった。この版画の発生は、転写用電流を定電流制御する上記特開平１０−９７１０８号公報の画像形成装置でも例外なく生ずるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明者は、このような版画を発生させる原因について鋭意研究したところ、次のようなことを見出した。即ち、理論的には、定電流電源から接触式転写手段の上記接触部材へと流れる転写用電流の値が一定であれば、この接触部材から上記記録部材への電流値（以下、転写用電流の実効値という）も一定になるはずである。しかしながら、定電流電源からの電流値が一定であっても、転写用電流の実効値が一定にならない場合があることがわかった。具体的には、環境が高温高湿化するほど、上記接触部材に供給された転写用電流が該接触部材の周辺部材にリークし易くなり、転写用電流の実効値がこのリークによって少なくなることがわかった。逆に、環境が低温低湿化すれば、上記リークが起こり難くなって転写用電流の実効値は増加する。このように増加すると、上記記録部材に転写された画像を構成する現像剤にこれとは逆極性の電荷を注入する転写用電流が流れ、これによって現像剤が逆帯電する場合がある。かかる逆帯電が生ずると、像担持体上から上記記録部材へと一旦転写された画像の一部が再び像担持体へと逆転写され、この逆転写によって上記版画が生ずるのである。
【０００８】
このような版画の発生を低減する方法としては、仮に環境の低温低湿化によって転写用電流の実効値を増加させても、この実効値が上記逆帯電を生じさせないような値に留まるように、定電流電源の電流制御値を従来よりも小さく設定しておくことが考えられる。しかしながら、このように電流制御値を小さく設定してしまうと、夏季などに環境が高温高湿化した際に、転写用電流の実効値の減少によって有効な電流を上記記録部材に供給することができず、転写不良を引き起こすおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、接触式転写手段を備える画像形成装置において、環境変動に起因する版画や転写不良を軽減することができる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電せしめられた該像担持体上に可視像であるトナー像を形成する可視像形成手段と、該像担持体上の該可視像を記録部材上に転写する接触式転写手段と、該接触式転写手段に定電流制御された転写用電流を供給する定電流供給手段と、該可視像形成手段及び接触式転写手段を制御する制御手段と、該像担持体上に形成された所定のトナー像である基準画像に対するトナー付着量を検知する付着量検知手段とを備え、該可視像形成手段が、帯電した該潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、キャリア及びトナーを含有する現像剤を用いて該静電潜像を現像する現像部と、該現像部にトナーを補給するトナー補給手段と、該現像部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとを有するものであり、且つ該制御手段が、該トナー濃度センサからの出力値と、該トナー濃度センサの出力目標値との比較結果に基づいて該トナー補給手段の補給動作を制御して該現像剤のトナー濃度を調整する制御と、該像担持体上に形成した出力目標値補正用の基準画像に対するトナー付着量に基づいて該出力目標値を補正する制御とを実施するものである画像形成装置において、所定のタイミングで、該接触式転写手段を用いて該帯電手段による帯電極性と同極性に該像担持体を帯電させ、帯電後の該像担持体に転写電流補正用の基準画像を形成し、この転写電流補正用の基準画像に対するトナー付着量を該付着量検知手段に検知させた結果に基づいて該転写用電流の制御値を補正する補正制御を実施し、且つ、出力目標値補正用の基準画像の静電潜像よりも、転写電流補正用の基準画像の静電潜像の現像ポテンシャルを小さくする条件で、転写電流補正用の基準画像の静電潜像を形成する制御を実施するように、該制御手段を構成したことを特徴するものである。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記像担持体に接触可能な接触部材にイオン導電材を含有するものを用いたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１又は２の画像形成装置においては、定電流供給手段から出力される転写用電流の制御値を補正するための補正制御を実施する。具体的には、この転写用電流を供給した接触式転写手段によって像担持体を所定のタイミングで帯電せしめる。そして、帯電後の潜像担持体に転写電流補正用の基準画像を形成し、その基準画像に対するトナー付着量を付着量検知手段に検知させた検知結果に基づいて上記制御値を補正する。このような構成においては、上記補正制御を次のように実施することで、環境が変動しても、転写用電流の実効値を一定に維持することが可能になる。即ち、環境の低温低湿化によって転写用電流の実効値が常温常湿のときよりも増加した場合には、付着量検知手段によって検知されるトナー付着量が、像担持体について常温常湿のときよりも高い電位状態であることを示す値になる。そこで、このような場合には、上記制御値を常温常湿のときよりも小さくするように補正すればよい。また、環境の高温高湿化によって転写用電流の実効値が常温常湿のときよりも減少した場合には、付着量検知手段によって検知されるトナー付着量が、像担持体について常温常湿のときよりも低い電位状態であることを示す値になる。そこで、このような場合には、上記制御値を常温常湿のときよりも大きくするように補正すればよい。
【００１６】
なお、基準画像に対するトナー付着量は静電潜像の電位と相関関係にあり、更に、この電位は該静電潜像の形成に先立って帯電せしめられた像担持体の電位と相関関係にある。このような関係においては、基準画像に対するトナー付着量と、接触式帯電手段によって帯電せしめられた像担持体の電位とに相関関係が成立し、環境変動に伴って該電位が変動した場合にはこれに伴って該トナー付着量が変動する。従って、基準画像に対するトナー付着量は、潜像担持体の電位情報として機能することになる。
【００１７】
また、請求項１又は２の画像形成装置においては、出力目標値補正用に形成する基準画像の静電潜像よりも、転写電流補正用に形成する基準画像の静電潜像の現像ポテンシャルを小さくすることで、現像剤のトナー濃度やトナー帯電量の変動に起因する転写用電流の実効値の不安定化を軽減する。具体的には、本画像形成装置のように、キャリアとトナーとを含有する現像剤を用いる場合には、現像に伴って該現像剤中のトナーが消費されると、該現像剤のトナー濃度が低下する。このようにトナー濃度が低下すると、現像剤が現像能力を低下させてトナー像の濃度を低下させてしまう。そこで、現像剤のトナー濃度の低下をトナー濃度センサによって検知し、検知結果に応じて現像剤にトナーを適宜補給してトナー濃度の復旧を図っている。かかる画像形成装置では、一般に、トナー濃度の変動を出力目標値補正用の基準画像に対するトナー付着量の変動に敏感に応答させるべく、基準画像に対するトナーの標準付着量を、トナー濃度の変動に対する付着量勾配ができるだけ大きくなるような領域（以下、濃度−付着量勾配最大領域という）に設定している。像担持体上のトナー像に対するトナー付着量は、上記濃度−付着量勾配最大領域では現像剤のトナー濃度の変動に伴って大きく変動するが、この濃度−付着量勾配最大領域を外れると該トナー濃度の変動に対して応答し難くなるからである。ところが、転写電流補正用に形成する基準画像に係る標準付着量も上記濃度−付着量勾配最大領域に設定してしまうと、該基準画像に対する実際のトナー付着量を現像剤のトナー濃度の変動に伴って大きく変動させてしまう。そして、この変動に起因して転写用電流の制御値を適正に補正することが困難になり、該転写用電流の実効値を不安定にするおそれがある。このため、転写電流補正用に形成する基準画像に対する標準トナー付着量については、上記濃度−付着量勾配最大領域から外れるように、これよりも多く又は少く設定することが望ましい。このように設定すると、トナー濃度の変化に伴うトナー付着量の変化率よりも、環境変動に伴うトナー付着量の変化率を高くして、トナー付着量に及ぼすトナー濃度の影響を低減することができるからである。ところが、本発明者らの研究によれば、トナー付着量が上記濃度−付着量勾配最大領域を超えると、そのトナー付着量におけるトナー帯電量の変動に対するトナー付着量の勾配が急激に大きくなってくることがわかった。このため、転写電流補正用に形成する基準画像に対する標準トナー付着量を上記濃度−付着量勾配最大領域よりも多く設定してしまうと、該基準画像に対する実際のトナー付着量をトナー帯電量の変動に伴って大きく変動させてしまうことになる。一方、本発明者らの研究によれば、トナー付着量が上記濃度−付着量勾配最大領域を下回っても、そのトナー付着量におけるトナー帯電量の変動に対するトナー付着量の勾配は該濃度−付着量勾配最大領域のときとそれほど変わらないことがわかった。そこで、本画像形成装置は、出力目標値補正用の基準画像の静電潜像よりも、転写電流補正用の基準画像の静電潜像における現像ポテンシャルを小さくするように構成されている。かかる構成においては、後者の基準画像に対するトナー付着量を、前者の基準画像に対するものよりも少なくして上記濃度−付着量勾配最大領域から外すことが可能になる。このようにしてトナー付着量を上記濃度−付着量最大勾配領域から外すと、トナー濃度やトナー帯電量の変動に伴うトナー付着量の変化率を低減して、該変動に起因する転写用電流の実効値の不安定化を軽減することが可能になる。また、基準画像に過剰なトナーを付着させることに起因する像担持体のクリーニング性の悪化、トナー飛散、これに伴う装置内の汚染などを回避することができる。
【００１８】
特に、請求項２の画像形成装置においては、接触式転写手段の接触部材にイオン系導電材を含有するものを用いることで、カーボン系導電材を含有するものを用いる場合よりも該接触式転写手段の製造コストが安価になる。電気抵抗調整材としてイオン系導電材を含有する部材は、カーボン系導電材を含有する部材よりも環境変動に伴う電気抵抗の変化率が大きくなるというデメリットがある反面、品質管理が容易なため製造コストが安価になるという利点があるからである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、この複写機の基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係る複写機の概略構成図である。図示のように、本複写機は、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部１００と、記録部材である転写紙Ｐに画像を形成する画像形成部２００と、この画像形成部２００に転写紙Ｐを供給する給紙部３００とを備えている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。
【００２１】
上記スキャナ部１００は、図示しないコンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報を受光装置１０１で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。
【００２２】
上記制御部は、スキャナ部１００から受け取った上記画像情報に基づき、画像形成部２００のレーザー書込みユニット２００Ａ内にある図示しないレーザダイオードやポリゴンミラー等を制御してプロセスカートリッジ２００Ｂの感光ドラム２０６に向けてレーザー書込み光Ｌを照射させる。この照射により、像担持体としての感光ドラム２０６の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【００２３】
可視像形成手段であり且つ基準画像形成手段でもある上記画像形成部２００は、これらレーザー書込みユニット２００Ａ、プロセスカートリッジ２００Ｂの他、定着装置２００Ｄ、排紙装置２００Ｅ、図示しない現像物質供給手段であるトナー供給装置、トナーボトル２１５、接触式転写手段としての転写装置２００Ｃ等も備えている。なお、上記レーザー書込みユニット２００Ａは、静電潜像形成手段として機能している。
【００２４】
上記給紙部３００は、４つの給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４つの給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４つの紙搬送ローラ対３０３ａ、ｂ、ｃ、ｄなどを備えている。なお、紙搬送ローラ対３０３ａは、レジストローラ対としての役割も果たしている。
【００２５】
上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ記録部材としての転写紙Ｐを載置収容するものである。
【００２６】
上記給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄに収容されている転写紙Ｐを１枚だけ排出させ、上記搬送ローラ対３０３ａ、ｂ、ｃ、ｄ等で構成される紙搬送経路に送る。
【００２７】
上記制御部は、上記スキャナ部１００から上記画像情報を受け取ると、上述のようなレーザー書込みや現像プロセスを実施させて感光ドラム２０６上にトナー像を形成させるとともに、この画像情報に応じたサイズの転写紙Ｐを画像形成部２００に給紙させるべく、４つの給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの１つを作動させる。これにより、上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの１つから転写紙Ｐが１枚排出され、上記紙搬送ローラ対３０３ａまで搬送される。そして、この紙搬送ローラ対３０３ａにより、タイミングを見計らって上記プロセスカートリッジ２００Ｂと上記転写装置２００Ｃとの間の転写位置に送られる。この転写位置には、接触式転写手段である転写装置２００Ｃが配設されており、接触部材としての転写ローラ２２０を感光ドラム２０６に当接させて転写ニップを形成している。この転写ローラ２２０には、図示しない定電流供給手段である定電流電源によって定電流制御された転写用バイアスが印加されており、これによって上記転写ニップに転写用電界が形成される。なお、上記転写装置２００Ｃは、上記転写ローラ２２０の他、転写紙Ｐを除電するための除電針等を備えている。
【００２８】
上記感光ドラム２０６上で現像された上記トナー像は、上記転写ニップにおいて、タイミングを見計らって送られてくる転写紙Ｐと重ね合わされる。そして、上記転写用電界から受ける静電力や、上記感光ドラム２０６と上記転写ローラ２２０との間の押圧力などの影響を受けて転写紙Ｐ上に転写される。
【００２９】
このようにしてトナー像が転写された転写紙Ｐは、上記定着装置２００Ｄ内に送られ、この内部で加圧ローラ２２２と加熱ローラ２２３との間に挟まれる。そして、加圧力と加熱力との相乗作用によってトナー像が定着せしめられて転写装置２００Ｄから排出された後、排紙装置２００Ｅの排紙ローラ対の間を経由して機外へと排出される。
【００３０】
次に、本複写機における現像プロセスについて詳述する。
図２は本複写機のプロセスカートリッジを示す概略構成図である。図において、このプロセスカートリッジ２００Ｂは、潜像形成部２０１と、クリーニング部２０２と、現像部２０３とを備えている。
【００３１】
上記潜像形成部２０１は、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される上記感光ドラム２０６の周囲りに、除電ランプ２０８や、図示しない電圧供給手段である帯電バイアス電源から帯電バイアスが印加される接触式帯電手段としての帯電ローラ２０７などを備えている。上記感光ドラム２０６の表面はその回転に伴い、まず、上記除電ランプ２０８から除電光が照射されて除電される。そして、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される上記帯電ローラ２０７と摺擦して−７００[Ｖ]の電位に一様に帯電せしめられる。次いで、レーザー書込みユニット２００Ａから上述のレーザー書込み光Ｌが照射される。そして、この照射によって−１００[Ｖ]の静電潜像を担持する。担持されたこの静電潜像は、上記感光ドラム２０６の回転に伴って後述の剤担持部との対向位置（現像位置）を通過する際に、現像物質としてのトナーが付着せしめられてトナー像に現像される。
【００３２】
なお、本実施形態の複写機では、上記感光ドラム２０６の潜像形成対象部分に対してレーザー光を照射する反転現像方式を採用しているが、潜像形成対象部分ではない部分にレーザー光を照射する正転現像方式を採用してもよい。
【００３３】
上記現像部２０３は、剤担持部２０４と、剤収容部２０５とを備えている。この剤収容部２０５は、第１搬送スクリュー２０９、第２搬送スクリュー２１０、収容部ケーシング２１１、トナー濃度センサ２１２等から構成されている。これら第１搬送スクリュー２０９、第２搬送スクリュー２１０は、互いに平行な位置関係を維持するように配設され、図示しない駆動系によって図中時計回りあるいは反時計回りに回転駆動されるようになっている。両搬送スクリューの間には収容部ケーシング２１１と一体に構成された仕切り壁２１１ａが設けられ、これによってトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を収容する現像剤収容スペースが両スクリューの周りに個別に確保されるようになっている。但し、両搬送スクリューの両端近傍に対応する領域には、上記仕切り壁２１１ａが設けられておらず、２つの現像剤収容スペースはここで連通するようになっている。
【００３４】
上記第１搬送スクリュー２０９が収容されている方の上記現像剤収容スペースには、図示しないトナー受入口が設けられており、図示しないトナー供給装置から搬送されてくるトナーをここで受け入れるようになっている。上記第１搬送スクリュー２０９の周りにある現像剤は、このようにして受け入れられたトナーを取り込んだ後、この第１搬送スクリュー２０９の回転によって磁性キャリアと混合せしめられながら図中手前側から奥側へと搬送される。この際、トナーと磁性キャリアとが摺擦せしめられ、トナーがマイナス極性に帯電する。
【００３５】
上記第１搬送スクリュー２０９によって図中奥端まで搬送された現像剤は、この奥端にある図示しない連通空間を経由して上記第２搬送スクリュー２１０側の現像剤収容スペースに受け渡される。そして、上記第２搬送スクリュー２１０の回転によって今度は図中奥側から手前側へと搬送されてくる。この搬送の際、現像剤中のトナーは更に帯電が助長される。
【００３６】
上記第２搬送スクリュー２１０側の現像剤収容スペースは、上記剤担持部２０４の現像スリーブ２１３に向けて開口している。この現像スリーブ２１３は、例えば図中奥行き方向に延在する５つの磁極を有する図示しないマグネットローラと、これを覆う筒状の非磁性パイプとで構成され、図示しない駆動系によって該非磁性パイプのみが図中時計回りに回転駆動されるようになっている。この非磁性パイプは、上記第２搬送スクリュー２１０によって搬送されてくる現像剤を上記マグネットローラの発する磁力によって吸着させて担持する。このように担持された現像剤は、上記非磁性パイプの回転に伴って剤担持部２０４内に取り込まれる。
【００３７】
上記剤担持部２０４は、上記現像スリーブ２１３の他、これ当接する可撓性のドクターブレード２１４、上記感光ドラム２０６に向けて開口する開口部などを備えており、この開口部から現像スリーブ２１３の一部を露出させている。上記剤担持部２０４内に取り込まれた現像剤は、このドクターブレード２１４との対向位置を通過する際に、上記現像スリーブ２１３上における層厚が規制される。そして、上記開口部を経由して感光ドラム２０６との対向位置である現像位置まで搬送される。
【００３８】
上記現像スリーブ２１３には、図示しない電源によって−４００［Ｖ］の現像バイアスが印加されており、上記感光ドラム２０６上で−１００[Ｖ]の電荷を帯びている静電潜像と、−４００[Ｖ]の電界を帯びている現像スリーブ２１３表面との間には、マイナスの電荷を帯びているトナーに対して＋３００[Ｖ]の現像ポテンシャルを発揮する現像電界が形成される。これに対し、上記感光ドラム２０６上で−７００[Ｖ]の電荷を帯びている地肌部と、−４００[Ｖ]の電界を帯びている現像スリーブ２１３表面との間には、マイナスの電荷を帯びているトナーに対して−３００[Ｖ]の現像ポテンシャルを発揮する現像電界が形成される。
【００３９】
ここで、現像ポテンシャルの極性は、現像電界がトナーに対して付与する静電力の向きを示しており、プラスの場合にはこの向きが上記感光ドラム２０６方向になり、マイナスの場合には上記現像スリーブ２１３方向になる。従って、上記現像スリーブ２１３の回転によって現像位置まで搬送されてきた現像剤は、磁性キャリアに付着させていたトナーをプラスの現像ポテンシャルの影響によって上記感光ドラム２０６上の静電潜像に付着させる。また、マイナスの現像ポテンシャルの影響によって上記感光ドラム２０６上の地肌部には付着させない。このようにして静電潜像のみにトナーを付着させることで、該静電潜像を現像するのである。
【００４０】
上記現像位置を通過した後の現像スリーブ２１３表面に残留しているトナーは、現像スリーブの回転に伴って再び上記剤担持部２０４内に取り込まれる。このようにして取り込まれた現像剤は、上記現像スリーブ２１３に担持されなかった現像剤に取り込まれ、上記第２搬送スクリュー２１０によって図中手前端まで搬送される。そして、手前端にある図示しない連通空間を経由して上記第１搬送スクリュー２０９側の現像剤収容スペースに戻される。このようにして戻される現像剤は、現像によってトナーを消費した現像剤を含んでいるので、トナー濃度が通常よりも低下している。このため、図示しないトナー補給装置は、トナーを上記トナー受入口に供給してこの現像剤のトナー濃度を回復させるのである。
【００４１】
上記剤収容部２０５のトナー濃度センサ２１２は、例えば透磁率を検知する透磁率センサ等からなり、上記第１搬送スクリュー２０９側の現像剤収容スペースに収容されている現像剤のトナー濃度に応じて出力電圧の値を変化させるように構成されている。
【００４２】
上記制御部は、このトナー濃度センサ２１２からの出力電圧値に基づいて、上記第１搬送スクリュー２０９側の現像剤収容スペースに収容されている現像剤のトナー濃度を取得する。そして、取得結果に基づいて図１に示したトナーボトル２１５の回転駆動数（回転駆動時間）を決定した後に、これを回転駆動させる。このトナーボトル２１５内に収容されているトナーは、この回転駆動によって図示しない排出口から排出され、図示しない供給経路を経て上記剤収容部２０５内に供給される。このようにして、剤収容部２０５内に必要量のトナーが供給されることで、剤収容部２０５内の現像剤のトナー濃度はほぼ一定に維持される。
【００４３】
上記感光ドラム２０６上で現像されたトナー像は、上記感光ドラム２０１の回転に伴って上記転写ニップに搬送されて転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、分離爪２１６によって感光ドラム２０６から分離された後、上記定着装置２００Ｄまで搬送される。
【００４４】
上記転写ニップを通過した後の感光ドラム２０６表面に残留している残留トナーは、上記クリーニング部２０２との対向位置まで搬送された際に、クリーニングブレード２１７によって掻き落とされる。そして、上記クリーニング部２０２のケーシング内に回収されて回収トナーとなった後、回収スクリュー２１８等によって再び上記剤収容部２０５まで搬送されて再利用される。
【００４５】
なお、上記クリーニング部２０２には、上記感光ドラム２０６を覆うための感光体シャッタ２１９が設けられている。この感光体シャッタ２１９は、プロセスカートリッジ２００Ｂが装置本体から取り外された際に図中矢印Ｆ方向に回転することで、感光ドラム２０６を覆って保護するようになっている。
【００４６】
図３は上記プロセスカートリッジ２００Ｂをその周辺装置とともに示す構成図である。図において、２２１は付着量検知手段としてのフォトセンサ（以下、Ｐセンサという）を示すものである。このＰセンサ２２１は、上記感光ドラム２０６に光を照射する発光素子と反射光を受光する受光素子とを備えており、この感光ドラム２０６上のトナー像の光反射量に応じて出力電圧を変化させる。この反射光量はトナー像における単位面積あたりのトナー付着量Ｍ／Ａによって変化するので、上記Ｐセンサ２２１はこのトナー付着量Ｍ／Ａに応じて出力電圧を変化させることになる。この出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバータを経由してデジタル信号として上記制御部に出力される。なお、本実施形態に係る複写機では、上記トナー付着量Ｍ／Ａの増加に伴って出力値Ｖｓｐを減少させる上記Ｐセンサ２２１を用いている。
【００４７】
なお、本実施形態に係る複写機では、付着量検知手段として、トナー付着量に応じて出力電圧値を変化させるものを設けているが、出力電流値を変化させるものや、トナー付着量を例えば「○○μg／ｃｍ２」などと数値化したデジタル信号を出力するものを設けてもよい。
【００４８】
上記制御部は、ＲＡＭ等で構成される図示しないデータ記憶手段を備えており、このデータ記憶手段に上記トナー濃度センサ２１２の出力電圧の目標値である基準値ＶＴｒｅｆや、上記Ｐセンサ２２１の出力電圧の目標値であるＰ目標値などを記憶している。
【００４９】
上記現像部２０３の現像能力は、現像剤のトナー濃度の他、トナーの性状によっても左右されるため、トナー濃度が一定に維持されていてもトナー像の濃度が変化する場合がある。そこで、上記制御部は、例えば図示しない複写機のメインスイッチがＯＮされた直後など、所定のタイミングで上記感光ドラム２０６の所定領域に基準画像である基準パターンを形成させ、この基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／Ａに基づいて上記基準値ＶＴｒｅｆを補正するように構成されている。そして、このように上記基準値ＶＴｒｅｆを補正することで、上記現像部２０３の現像能力の安定化を図るのである。具体的には、まず、上記Ｐ目標値と、上記基準パターンを検知したときの上記Ｐセンサ２１２からの出力電圧値とを比較する。この比較により、上記基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／Ａの多少が間接的に判定される。次に、上記制御部は、比較した結果と、上記現像部２０３内の現像剤のトナー濃度を検知する上記トナー濃度センサ２１２からの出力ＶＴの値とに基づいて、それまで使用していた基準値ＶＴｒｅｆに対する補正量ΔＶＴｒｅｆを決定する。そして、この補正量ΔＶＴｒｅｆの加算により基準値ＶＴｒｅｆを補正する。上記制御部は、このような補正によって上記現像部２０３の現像能力の安定化を図っている。
【００５０】
なお、本実施形態に係る複写機では、一般の静電潜像と、上記基準パターンの静電潜像部とを一つの現像部２０３で現像させるように構成しているが、それぞれ別の現像部で現像させるようにしてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
上記帯電ローラ２０７、転写ローラ２２０は、それぞれ電気抵抗調整材としてイオン系導電材を含有しており、所定の電気抵抗を発揮するようになっている。このような構成のローラは、電気抵抗調整材としてカーボン系導電材を含有するものよりも、環境変動に伴う電気抵抗の変化率が大きくなるというデメリットがある反面、品質管理が容易なため製造コストが安価になるという利点がある。
【００５２】
図４は、上記帯電ローラ２０７や転写ローラ２２０の電気抵抗値と、温湿度環境との関係を示すグラフであり、ＬＬは低温低湿を、ＭＭは常温常湿を、ＨＨは高温高湿をそれぞれ示している。図示のように、上記帯電ローラ２０７、転写ローラ２２０は、それぞれ環境の低温低湿化に伴ってその電気抵抗値を高める特性を有している。なお、本実施形態の複写機では、それぞれ同様の電気抵抗を発揮する帯電ローラ２０７、転写ローラ２２０を設けているが、異なる電気抵抗を発揮するものを設けてもよい。
【００５３】
上記帯電ローラ２０７は、環境の低温低湿化に伴ってその電気抵抗を高めると、上記感光ドラム２０６に供給する電流を減少させて感光ドラム２０６の帯電電位を低めてしまう。逆に、環境の高温高湿化に伴ってその電気抵抗を低めると、上記感光ドラム２０６に供給する電流を増加させて感光ドラム２０６の帯電電位を高めてしまう。このように感光ドラム２０６の帯電電位が変動してしまうと、上記基準値ＶＴｒｅｆの補正によって上記現像部２０３の現像能力の安定化を図っていても、トナー像の濃度が不安定になるおそれがある。
【００５４】
また、本複写機では、冬季などに環境が著しく低温低湿化して、上記転写ローラ２２０の周辺部材への電流リーク量が著しく少なくなると、上記定電流電源からこの転写ローラ２２０あるいは転写紙Ｐへと供給された転写用電流が他の場所にリークほとんどリークしなくなる場合がある。このような場合には、転写紙Ｐに過剰な転写用電流が流れ込むことにより、トナー像を構成するトナーに正極性の電荷が過剰に注入され、これによってトナーが逆帯電して版画を生ずるおそれがある。
【００５５】
そこで、上記制御部は、図５に示すような補正制御を実施することで、上述のようなトナー像の濃度不安定化や、版画の発生を軽減するように構成されている。図５において、上記制御部は、まず、所定のタイミングで上記帯電ローラ２０７への上記帯電バイアスの印加を中止させ（ｓ１）、上記転写バイアスが印加される上記転写ローラ２２０によって上記感光ドラム２０６を帯電させる（ｓ２）。即ち、上記帯電ローラ２０７ではなく、上記転写ローラ２２０によって上記感光ドラム２０６を一様に帯電させるのである。そして、上記感光ドラム２０６上に基準パターンを形成させ（ｓ３）、この基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／Ａを上記Ｐセンサ２１２からの出力電圧値Ｖｓｄｐによって取得する（ｓ４）。このとき、環境が常温常湿（ＭＭ）の状態である場合には、上記感光ドラム２０６がほぼ所定の値に帯電し、上記出力電圧値Ｖｓｄｐが３．６[Ｖ]以上、３．８[Ｖ]以下の範囲になる。そこで、上記制御部は、上記出力電圧値Ｖｓｄｐについてこの範囲内にあるか否かを判定し（ｓ５）、「ある」と判定した場合には（ｓ５でＹ）、補正制御を終了する。また、「ない」と判定した場合には（ｓ５でＮ）、次に「Ｖｓｄｐ<３．６[Ｖ]」という条件を具備するか否かについて判定する（ｓ６）。そして、「具備する」と判定した場合には（ｓ６でＹ）、後述のｓ７及びｓ８のステップを実施して上記帯電バイアスの値と、上記転写用電流の制御値とを補正する。また、「具備しない」と判定した場合には（ｓ６でＮ）、後述のｓ９及びｓ１０のステップを実施してこれら値を補正する。
【００５６】
環境が図４のＬＬ（低温低湿）であるときに、上記感光ドラム２０６を上記転写ローラ２２０によって帯電させると、転写用電流の実効値がＭＭのときよりも高くなって上記感光ドラム２０６がマイナス側に高く帯電する。反転現像方式では、上記感光ドラム２０６の地肌部の電位がトナーの帯電極性側に高くなると、現像ポテンシャルが小さくなる（マイナス側に）。そして、上記基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／ＡがＭＭのときよりも少なくなって上記出力電圧値Ｖｓｄｐが３．８[Ｖ]を上回る。従って、上記ｓ６のステップでは、「具備しない（Ｎ）」と判定される。
【００５７】
また、環境が図４のＬＬであるときに、上記感光ドラム２０６を上記帯電ローラ２０７によって帯電させると、帯電用電流がＭＭのときよりも減少して上記感光ドラム２０６がマイナス側に低く帯電する。そして、反転現像方式では、現像ポテンシャルが大きくなって、上記基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／ＡがＭＭのときよりも多くなる。
【００５８】
つまり、反転現像方式において、環境がＬＬであるときに上記感光ドラム２０６を上記転写ローラ２２０によって帯電させると、上記トナー付着量がＭＭのときよりも少なくなり、上記帯電ローラ２０７によって帯電させると上記トナー付着量がＭＭのときよりも多くなる。なお、正転現像方式ではこの逆になる。
【００５９】
一方、環境が図４のＨＨ（高温高湿）であるときに、上記感光ドラム２０６を上記転写ローラ２２０によって帯電させると、転写用電流の実効値がＭＭのときよりも低くなって上記感光ドラム２０６がマイナス側に低く帯電する。そして、反転現像方式では、現像ポテンシャルが小さくなるため、上記トナー付着量Ｍ／ＡがＭＭのときよりも多くなって上記出力電圧値Ｖｓｄｐが３．６[Ｖ]を下回る。従って、上記ｓ６のステップでは、「具備する（Ｙ）」と判定される。
【００６０】
また、環境が図４のＨＨであるときに、上記感光ドラム２０６を上記帯電ローラ２０７によって帯電させると、帯電用電流がＭＭのときよりも増加して上記感光ドラム２０６がマイナス側に高く帯電する。そして、反転現像方式では、現像ポテンシャルが大きくなって、上記基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／ＡがＭＭのときよりも少なくなる。
【００６１】
つまり、反転現像方式において、環境がＨＨであるときに上記感光ドラム２０６を上記転写ローラ２２０によって帯電させると、上記トナー付着量がＭＭのときよりも多くなり、上記帯電ローラ２０７によって帯電させると上記トナー付着量がＭＭのときよりも少なくなる。
【００６２】
上記制御部は、上記ｓ６のステップで「具備しない（Ｎ）」と判定した場合（環境＝ＬＬ）には、まず、上記帯電バイアスをＭＭのときよりも５０[Ｖ]高く設定することで（ｓ９）、上記帯電ローラ２０７から上記感光ドラムへと流れる帯電用電流がＭＭのときと同等になるようにする。具体的には、以降の制御において、上記帯電バイアスを印加させる際に、上記帯電バイアス電源に電圧上昇命令信号を出力してこの帯電用バイアスの値をＭＭのときよりも５０[Ｖ]高くする。これにより、上記帯電ローラ２０７による上記感光ドラム２０６の帯電電位をＭＭと同等にして、トナー像の濃度を安定化させることができる。次に上記制御部は、上記定電流電源による定電流の制御値ＣＡをＭＭのときよりも２[μＡ]低く設定することで（ｓ１０）、転写用電流の実効値がＭＭのときと同等になるようにする。具体的には、上記定電流電源に制御値ＣＡの低下補正命令信号を出力して、この定電流電源による転写用電流のＣＡ制御値をＭＭのときよりも２[μＡ]低める。
【００６３】
また、上記ｓ６のステップで「具備する（Ｙ）」と判定した場合には（環境＝ＨＨ）、まず、上記帯電バイアスをＭＭのときよりも５０[Ｖ]低く設定することで（ｓ７）、上記帯電ローラ２０７から上記感光ドラムへと流れる帯電用電流がＭＭのときと同等になるようにする。具体的には、以降の制御において、上記帯電バイアス電源に電圧上昇命令信号を出力する。これにより、上記帯電ローラ２０７による上記感光ドラム２０６の帯電電位をＭＭと同等にして、トナー像の濃度を安定化させることができる。次に上記制御部は、上記定電流電源による定電流の制御値ＣＡをＭＭのときよりも２[μＡ]低く設定することで（ｓ１０）、転写用電流の実効値がＭＭのときと同等になるようにする。具体的には、上記定電流電源に制御値ＣＡの低下補正命令信号を出力する。
【００６４】
以上のような補正制御においては、環境が変動しても、上記感光ドラム２０６に安定した値の上記帯電用電流を供給して、この感光ドラム２０６の帯電電位を安定化させることができる。そして、このことにより、安定した濃度のトナー像を上記感光ドラム２０６上に形成することができる。また、環境が変動しても上記感光ドラム２０６に安定した値の上記転写用電流を供給して、転写用電流の実効値の変動に起因する版画や転写不良を軽減することができる。
【００６５】
上記基準パターンを現像剤のトナー濃度の調整用に形成させる場合（ＶＴｒｅｆの補正用）には、現像剤のトナー濃度の変動を上記基準パターンのトナー付着量Ｍ／Ａの変動に敏感に応答させるべく、この基準パターンに対するトナーの標準付着量を、トナー濃度の変動に対する付着量勾配ができるだけ大きくなるような領域（勾配最大領域という）に設定することが望ましい。
【００６６】
一方、上記基準パターンを上記補正制御用に形成させる場合には、現像剤のトナー濃度の変動に起因する転写用電流の実効値の不安定化を軽減すべく、この基準パターンに対するトナーの標準付着量を上記勾配最大領域から外して設定することが望ましい。更に望ましくは、現像剤のトナー帯電量の変動に起因する転写用電流の実効値の不安定化を軽減すべく、上記勾配最大領域を下回るように上記標準付着量を設定とよい。具体的には、トナー濃度調整用の基準パターンの静電潜像よりも、上記補正制御用の基準パターンの静電潜像における現像ポテンシャルが小さくなるように、それぞれの静電潜像を帯電させるとよい。例えば、本実施形態の複写機では、ドラム地肌部電位＝−７００[Ｖ]、潜像電位−１００[Ｖ]、現像バイアス＝−４００[Ｖ]、現像ポテンシャル＝＋３００[Ｖ]という条件で前者の静電潜像を形成させるのに対し、後者の静電潜像の現像ポテンシャルが＋３００[Ｖ]よりもマイナス側に小さくなるような条件に各パラメータを設定するのである。
【００６７】
なお、後者の静電潜像の現像ポテンシャルをマイナス側に小さくする際、これの極性を必ずしもプラスに維持する必要はなく、マイナスにしていわゆる地汚れ的にトナーを付着させてもよい。本発明者らの実験によれば、後者の静電潜像については、潜像電位＝−７００[Ｖ]、現像バイアス＝−６００[Ｖ]、現像ポテンシャル＝−１００[Ｖ]という条件で、最も良好な結果を得ることができた。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１又は２の発明によれば、環境が変動しても、転写用電流の実効値を一定に維持することが可能になるので、接触式転写手段と像担持体との間で可視像を構成する現像物質への電荷注入量を安定化させて環境変動に起因する版画や転写不良を軽減することができるという優れた効果がある。
【００７０】
また、トナー濃度やトナー帯電量の変動に起因する転写用電流の実効値の不安定化を軽減することができるので、該変動に起因する版画や転写不良を軽減することができるという優れた効果がある。また、基準画像に過剰なトナーを付着させることに起因する像担持体のクリーニング性の悪化、トナー飛散、これに伴う装置内の汚染などを回避することができるという優れた効果がある。
【００７１】
特に、請求項２の発明によれば、接触式転写手段として接触部材にカーボン系導電材を含有するものを用いる場合よりも、該接触式転写手段の製造コストを低減することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同本複写機のプロセスカートリッジを示す概略構成図。
【図３】同プロセスカートリッジをその周辺装置とともに示す構成図。
【図４】同複写機の帯電ローラ又は転写ローラの電気抵抗値と、温湿度環境との関係を示すグラフ。
【図５】同複写機の制御部の補正制御を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１００              スキャナ部
１０１              受光装置
２００              画像形成部
２００Ａ            レーザ書込みユニット
２００Ｂ            プロセスカートリッジ
２００Ｃ            転写装置
２００Ｄ            定着装置
２００Ｅ            排紙装置
２０１              潜像形成部
２０２              クリーニング部
２０３              現像部
２０４              剤担持部
２０５              剤収容部
２０６              感光ドラム
２０７              帯電ローラ
２０８              除電ランプ
２０９              第１搬送スクリュー
２１０              第２搬送スクリュー
２１１              収容部ケーシング
２１２              トナー濃度センサ
２１３              現像スリーブ
２１４              ドクターブレード
２１５              トナーボトル
２１６              分離爪
２１７              クリーニングブレード
２１８              回収スクリュー
２１９              感光体シャッタ
２２０              転写ローラ
２２１              Ｐセンサ
２２２              加圧ローラ
２２３              加熱ローラ
３００              給紙部
３０１              給紙カセット
３０２              給紙ローラ
３０３              紙搬送ローラ対
【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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