(57)【要約】      （修正有）【課題】スリーブドラム間の放電を抑制し、リングマークの発生を抑制することができる現像装置。【解決手段】現像スリーブに、DC成分にAC成分を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、感光体ドラムと現像スリーブとの間の放電を検知するための放電検知手段とを有し、放電を検知した場合、現像剤を感光体ドラムから現像スリーブへ向かわせる方向の電位となるAC成分のピーク電位とDC成分の電圧との電位差Vpp1を通常時よりも小さくし、現像剤を現像スリーブから感光体ドラムへ向かわせる方向の電位差Ｖpp2を通常時よりも大きく若しくは通常時のまま維持し、且つ、現像剤を感光体ドラムから現像スリーブへ向かわせる方向の電位となるAC成分の印加時間Ｔ1と、現像剤を現像スリーブから感光体ドラムへ向かわせる方向の電位となるAC成分の印加時間Ｔ2との比、Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を小さくするように制御するコントローラを有することを特徴とする。【選択図】図５
2009020405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置において、
前記像担持体に現像剤を供給するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に、DC成分にAC成分を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間の放電を検知するための放電検知手段と、
を有し、
前記放電検知手段により放電を検知した場合、現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電圧との電位差Ｖpp1を、通常時よりも小さくし、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電位との電位差Ｖpp2を、通常時よりも大きく若しくは通常時のまま維持し、且つ、前記現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ1と、前記現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ2との比、Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を、通常時よりも小さくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電位差Ｖpp1、と前記電位差Ｖpp2をともに変化させるとき、前記比Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）が0.43以上0.5未満となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記電位差Ｖpp1を変化させ、前記電位差Ｖpp2を維持させるとき、前記比Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）が0.45以上0.5未満となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置において、
前記像担持体に現像剤を供給するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に、DC成分にAC成分を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、
像担持体に形成される画像の印字率を検知する印字率検知手段と、
前記印字率検知手段によって検知した印字率が所定値以上の場合、現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電位との電位差Ｖpp1を、通常時よりも小さくし、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電位との電位差Ｖpp2を、通常時のまま維持し、且つ、前記現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ1と、前記現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ2との比、Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を、通常時よりも小さくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
像担持体に形成された静電像を現像装置により現像し、現像した像を記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置を備えた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、像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式は複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた印刷方式のひとつである。近年ではよりＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）の注目により、高速の印刷能力、イメージ画像印刷等が望まれ、その結果印刷画質も高品質で高精細なものが望まれるようになってきた。
【０００３】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、もしくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００４】
この種のカラー画像形成装置で多色像を形成する場合において、画像品質を向上させるために現像間隙（感光体ドラムと現像スリーブ間の距離）を狭くし、かつこの現像間隙に高電界を印加する。すると、記録シート上に図18に示すようなリング状又はスポット状の模様（以下、「リングマーク」という）が生じる現象が発生することが分かった。図18(a)は背景部に生じるリングマーク、(b)は画像部に生じるリングマークである。このようなリングマークの発生は画質を著しく損ねてしまう。
【０００５】
リングマークの発生原因は後に詳述するため、ここでは簡単に述べる。画像形成装置で記録シートに画像を形成する処理を繰り返すと、現像スリーブの表面がキャリア等で削られる。更には金属ビス等からの金属粉が、画像形成装置の稼動時の振動等により現像器内に混入してしまう等の理由により、金属異物が発生する。この金属異物が発生すると、前記した現像間隙が狭まり、金属異物と感光体表面との間で放電が発生する。リングマークの発生は、この放電現象に起因する。
【０００６】
このような異常画像を防止する方策が従来より種々提案されている。例えば、特許文献１に記載のものは、感光体と現像スリーブ間の電界強度を抑えて、異常画像であるリングマークを発生させないようにしている。また、特許文献２、特許文献３に記載のものは、現像機内に入った異物を除去することによって、異常画像であるリングマークを発生させないようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−８２９８８号公報
【特許文献２】特開平８−８７１７９号公報
【特許文献３】特開平８−１３７２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし何れの手段も、リングマークの発生を抑制する効果はあるものの、画像濃度が得られなくなるなど充分ではなかった。
【０００９】
前述したように、ＰＯＤに代表されるように、成果物として出力される画像上に上記のリングマークが発生してしまうことは好ましくない。
【００１０】
また、上述の発生理由から鑑み、リングマークの発生を防止するためには、現像器内の現像剤を全て交換してしまうことが最も効果的である。しかし、現像器が画像形成装置本体内にあることから、現像剤交換のためには装置の稼動を停止する必要が生じてしまう。
【００１１】
更に、現像剤を交換するオペレータ、或いはメンテナンスマン等の知識が充分でない場合、上記リングマークの発生原因が現像器内にあることを特定できず、原因除去に必要以上の時間がかかる可能性がある。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像性を損ねることなく、リングマークの発生を抑制することができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置において、前記像担持体に現像剤を供給するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体に、DC成分にAC成分を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間の放電を検知するための放電検知手段と、を有し、前記放電検知手段により放電を検知した場合、現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電圧との電位差Ｖpp1を、通常時よりも小さくし、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分のピーク電位と前記DC成分の電位との電位差Ｖpp2を、通常時よりも大きく若しくは通常時のまま維持し、且つ、前記現像剤を前記像担持体から前記現像剤担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ1と、前記現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ向かわせる方向の電位となる前記AC成分の印加時間Ｔ2との比、Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を、通常時よりも小さくするように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、像担持体と現像剤担持体との現像間隙が狭くなっても、リングマークの発生を効果的に抑制すること可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
[画像形成装置の全体構成]
まず、図１を参照して第１実施形態に係る画像形成装置の一実施形態の全体構成について説明する。本実施形態では、電子写真方式のデジタル複写機に適用した場合について示すが、本発明は電子写真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できる。
【００１７】
図１において、複写されるべき原稿31の画像は、レンズ32によってＣＣＤなどの撮像素子33に投影される。この撮像素子33は原稿画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。撮像素子33から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路34に送られ、ここで各画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路35に送られる。
【００１８】
このパルス幅変調回路35は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。すなわち、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００１９】
パルス幅変調回路35から出力されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ36に供給され、半導体レーザ36をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ36は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム40は、次に述べる光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電像（以下「静電潜像」という）のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。
【００２０】
半導体レーザ36から照射されたレーザ光36ａは、回転多面鏡37によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ38及びレーザ光36ａを像担持体たる感光体ドラム40方向に指向させる固定ミラー39によって、感光体ドラム40上にスポット結像される。かくして、レーザ光36ａは感光体ドラム40をその回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成することになる。
【００２１】
感光体ドラム40はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等の感光体を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光器41で均一に除電を受けた後、一次帯電器42により均一に帯電される。その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレーザ光36ａで露光走査され、これによって画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナーとキャリアが混合された二成分現像剤43を使用する現像手段としての現像器44によって反転現像され、トナー像として可視化される。ここで、反転現像とは、感光体ドラム40の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、これを可視化する現像方法である。
【００２２】
このトナー像は、記録材担持ベルト47により感光体ドラム40に搬送された記録材Ｐ上に、転写帯電器49の作用により転写される。記録材担持ベルト47は２個のローラ45ａ，45ｂ間に張架され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に保持した記録材Ｐを感光体ドラム40に搬送する。トナー像が転写された記録材Ｐは、記録材担持ベルト47から分離されて図示しない定着器に搬送され、永久像に定着される。また、転写後に感光体ドラム40上に残った残留トナーは、その後、クリーナ50によって除去される。
【００２３】
尚、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション（感光体ドラム40、露光器41、一次帯電器42、現像器44等を含む）のみを図示した。しかし、本実施形態の画像形成装置は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対する画像形成ステーションを具備したカラー画像形成装置である。これら複数の画像形成ステーションが、記録材担持ベルト47上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎（画像の各色成分毎）の静電潜像が順次に形成される。そして、対応する色のトナーを有する現像剤を用いる現像器で現像され、記録材担持ベルト47によって搬送される記録材Ｐ上に順次に重ね合わせて転写されることになる。
【００２４】
上記現像器44は、図２に示すように、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を収容した現像容器10を備える。この現像容器10内には非磁性材料にて作製された現像剤担持体である現像スリーブ11が回転する感光体ドラム40に対向して設けられ、この現像スリーブ11に現像剤を供給する撹拌搬送ローラ12，13が設けられている。そして、現像スリーブ11と感光体ドラム40との間にバイアス印加手段80により現像バイアスを印加することで、現像スリーブ11上のトナーを感光体ドラム40に形成された静電潜像に付着させて現像する。現像バイアスは、DC成分にAC成分が重畳されたものが用いられる。そして、バイアス印加手段における動作制御、及びAC成分の波形制御等は、コントローラ（制御手段）であるところのCPU67によって行われる。
【００２５】
トナー補給手段として、現像器44の上部には、図１に示されるように、補給用トナー63を収容したトナー補給槽60が取り付けられ、このトナー補給槽60内の下部にはトナー搬送スクリュー62が設置されている。ギア列71を介して接続したモータ70でトナー搬送スクリュー62を回転駆動することにより、補給槽60内のトナー63が搬送されて現像器44内に供給される。トナー搬送スクリュー62によるトナーの供給は、ＣＰＵ67によりモータ駆動回路69を介してモータ70の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ67に接続されたＲＡＭ68には、モータ駆動回路69に供給する制御データ等が記憶されている。
【００２６】
また、現像器44内の現像剤濃度を検知する現像剤濃度センサ（不図示）も設けられ、画像形成中に画像濃度を適宜監視している。前記センサは、トナー濃度を反射光量にて検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）、見かけの透磁率を検知して制御する方式（インダクタンス方式ＡＴＲ）、非接触でトナー濃度を反射光量/見かけの透磁率等を検知して制御する方式（非接触ＡＴＲ）等がある。なお、本実施形態では現像剤反射ＡＴＲを用いている。
【００２７】
[リングマークの発生理由]
上記画像形成装置において、画像形成した場合、前述したようにリングマークが発生することがある。ここで、上述のリングマークの発生理由について詳述する。
【００２８】
図３は放電発生の説明図である。現像スリーブ11と感光体ドラム40との間隙である現像間隙Ｓｌ/Ｄｒgapは、近年の薄層現像方式が採用されるようになって狭まり、0.8mm以下に設定されている。このような狭い現像間隙で、図示されるように金属異物が発生すると、現像間隙Ｓｌ/Ｄｒgapは図に示すように実質的に更に狭まり、現像バイアスによる電界はますます高くなる。現像スリーブ11と、それと略同電位となる金属異物には、現像バイアスのＡＣ成分がＤＣ成分に畳み込まれた状態で印加されている。この結果、感光体ドラム表面と金属異物間で、可視光の発光を伴う放電が発生する。そして、放電が発生すると、感光体ドラム表面の静電潜像がリング状に或いはスポット状に破壊され、図18に示すようなリングマークが発生する。
【００２９】
また、図４に故意に導電性粉を多量に現像容器10に入れて、強電界強度でベタ白とベタ黒部に発生させたリングマークの個数を示す。このようにリングマークはベタ黒部よりもベタ白部に発生し易く、ベタ白部の方がリングマークの大きさも大きく目立ち易い。これはベタ部では、トナーが抵抗層となりスリーブドラム間の放電を抑制しているためと考えられる。
【００３０】
［放電検知と現像バイアス切り替え］
以上のことを鑑みて、本実施形態ではリングマーク発生時に現像バイアスを切り替えることでリングマークの発生を防止および抑制するように構成する。ここで、本実施形態では、図５(a)に示すように、感光体ドラム表面の、背面電位（非画像部）Ｖdは−700Ｖ、露光（画像部）電位ＶLは−300Ｖとする。そして、現像ＤＣバイアス（ＤＣ成分）Ｖdcは−600Ｖとする。これにより、現像DCバイアスと画像部との電位差（現像コントラスト）は300Ｖとなる。また、現像DCバイアスと非画像部との電位差（かぶり取りバイアス）は100Ｖとなる。また、現像スリーブ/感光体ドラム間距離0.5mm、現像ＡＣバイアス（ＡＣ成分）は８kHzの矩形波を用いる。図５(a)に示すように、現像ＡＣバイアスピークトゥピーク電位差であるＶppは本実施形態の効果が分かりやすいように、リングマークが発生しやすい3.0ｋＶとする。また同様に、故意に直径100μmの鉄粉を現像剤200ｇに対して５ｇ混ぜた現像剤を用いて、本実施形態の効果を評価する。
【００３１】
また、本件発明者は、上記のリングマーク発生理由とその現象に着目し、リングマーク発生時の放電による可視光を検知し、以下の特性を見出した。
【００３２】
まず、可視光の検知手法であるが、放電検知手段80として浜松ホトニクス製光電子増倍管Ｒ1894（検知可能領域300ｎｍ〜850ｎｍ）を用い、図６に示すように、現像スリーブ11と感光体ドラム40との間の発光を検知できるように配置する。図６（a）は装置を側面から見た図、図６（b）は装置を上から見た図である。そして、前述の現像バイアスのうちＶppを変化させ、光電子増倍管の出力を確認した。その結果は、図７に示すグラフのようになった。図７をみると、Ｖppを大きくするに従って光電子増倍管より検知される発光量は指数的に増加していることがわかる。これは、感光体ドラム表面と導電性異物との間の電界強度（Ｖ/ｍ）が、Ｖppの増加に伴って増大し、放電が増加したためと思われる。逆にＶppを下げ、感光体ドラム表面と導電性異物との間の電界強度（Ｖ/ｍ）を低下させることで、放電を著しく減少させることができる。
【００３３】
通常は上述したバイアスを用いているが、上記放電検知手段が放電を検知したとき、現像バイアスの波形を、図５(a)の通常時の波形から、図５(b)、(c)に示すような波形に、変更する。ここで言う通常時とは、放電が生じていない、通常の画像形成動作時の状態のことを指す。ここで、図示するように、現像スリーブ11から感光体ドラム40へトナーを向かわせる方向（飛翔方向）の電位となる現像ＡＣバイアスのピーク電位とDC成分の電位との電位差を、トナー飛翔コントラストＶpp2とする（電位差Ｖpp2）。また、感光体ドラム40から現像スリーブ11へトナーを向かわせる方向（戻り方向）の電位となる現像ＡＣバイアスのピーク電位とDC成分の電位との電位差を、トナー戻りコントラストＶpp1とする（電位差Ｖpp1）。また、単純に現像バイアスのピークトゥピーク電圧をＶppとする。そして、図中の２つ矢印のうち一つV1は、非画像部（Vd）と戻り方向のACバイアスのピーク電位との電位差を表している。この電位差V1は、ベタ白部での放電に影響を及ぼす電位差である。また、もう一方の矢印V2は、画像部（VL）と飛翔方向のACバイアスピーク電位との電位差を表している。この電位差V2は、ベタ黒部での放電に影響を及ぼす電位差である。
【００３４】
本実施形態では、ベタ白部での放電を防ぐべくV1が小さくなるようにトナー戻りコントラストＶpp1を小さくした。その分、トナー飛翔コントラストＶpp2を大きくする。このとき、トナー戻りコントラストＶpp1を小さくした分、トナー戻りバイアスが印加されている時間Ｔ1を長くし、逆にトナー飛翔側のバイアス印加時間Ｔ2を短くする。すなわち、ＡＣ波形の実行値が変わらないように、Ｖpp1×Ｔ1＝Ｖpp2×Ｔ2の関係を維持し続ける。ここで、バイアス印加時間の比Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）×100をこの波形のＤｕｔｙ値と表現する。
【００３５】
図５(a)は通常のバイアスであり、これはＶpp1，Ｖpp2ともに1.5ｋＶで50％Ｄｕｔｙ波形のバイアスである。図５(b)はＶpp1が1.45ｋＶ、Ｖpp2が1.55ｋＶで47％Ｄｕｔｙ波形、図５(c)はＶpp1が1.4ｋＶ、Ｖpp2が1.6ｋＶで43％Ｄｕｔｙ波形としている。本実施形態では図５(c)のバイアスを用いる。
【００３６】
図８に本実施形態のバイアスを用いた時のリングマーク発生率（印刷10枚あたりに発生したリングマークの個数）を示す。本実施形態のバイアスを用いた時、ベタ黒部に対するリングマークの発生率が若干減少し、ベタ白部に対するリングマークの発生率は大幅に減少した。ここで、飛翔コントラストを大きくしたにも関わらず、ベタ黒部へのリングマーク発生率が低減している。
【００３７】
これは本実施形態のバイアスは短時間でトナーが一気に感光体ドラム方向へ移動する。そのため、現像スリーブ上の導電性異物が感光体ドラムと最近接する前にコントラストがトナーで通常の50％Ｄｕｔｙバイアスよりも埋まるために、ベタ部電位と現像バイアスの電位差が縮まるためである。また、トナーが感光体ドラム近傍で抵抗層となって放電を抑制したこともリングマーク発生率低減の理由の一つである。
【００３８】
画像濃度については、図９に示すように43％Ｄｕｔｙのバイアスにおいては通常の50％Ｄｕｔｙのバイアスとほとんど変わらない。しかし、現像バイアスのＤｕｔｙが43％未満になると急激に濃度の低下を引き起こすようになる。これは、トナー飛翔バイアスによってトナーを感光体ドラムに向かって飛翔させても瞬時にトナー戻りバイアスに引き戻されるようになるためである。
【００３９】
また、上記バイアスのＤｕｔｙを0.5以上にするとトナー飛翔コントラストが小さくなり、トナー戻りコントラストが増えるため、ベタ白部にリングマークが発生し易くなり、さらに画像濃度もでなくなる。
【００４０】
このことから、本実施形態のバイアスは現像バイアスのＴ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を0.43以上0.5未満と規定することによって良好な結果が得られる。本実施形態では図５(b)、(c)に示すように、Ｄｕｔｙ47％と43％について記述したが、上記の範囲内であれば現像剤や環境などの諸条件が変わっても同様の効果が得られる。
【００４１】
また、本実施形態のバイアスは、トナー飛翔コントラストを大きくして、トナー戻りコントラストを小さくしている。このため、白地部にトナーが微量転写される現象である、いわゆる「かぶり」が多少悪化するが、かぶりよりもリングマークの方が画像不良としては目立つため、リングマーク発生防止のために上記のバイアスを用いる。
【００４２】
なお、本実施形態ではリングマークを強制的に発生させており、実際は数個しか発生しないものである。そのような中で発生率が数％になったということは、ほとんど発生しなくなったことを意味している。
【００４３】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図10乃至図13を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００４４】
第１実施形態では、濃度低下を最小限に抑えてリングマークの発生率を低下させた。そこで、本実施形態ではさらにリングマークの発生率を低下させるバイアスを提案する。
【００４５】
本実施形態では、感光体ドラム表面の、背面電位−700Ｖ、露光（画像部）電位−300Ｖ、現像ＤＣバイアス−600Ｖ（すなわち現像コントラスト300Ｖ、かぶり取りバイアス100Ｖ）とする。また、現像スリーブ/感光体ドラム間距離0.5mm、現像ＡＣバイアスは８ｋＨｚの矩形波を用いる。現像ＡＣバイアスのＶppは本実施形態の効果が分かりやすいようにリングマークが発生しやすい3.0ｋＶとする。また同様に、故意に直径100μmの鉄粉を現像剤200ｇに対して５ｇ混ぜた現像剤を用いて、本実施形態の効果を評価する。
【００４６】
検知手段およびユーザ、サービスマンがリングマークの発生を認めた時、現像バイアスを図10(a)に示す通常の50％Ｄｕｔｙ（Ｖpp1、Ｖpp2ともに1.5ｋＶ）のバイアスから図10(b)、(c)のように変更する。
【００４７】
本実施形態では、現像ＡＣバイアスのトナー飛翔コントラストＶpp2とそのバイアス印加時間Ｔ2を維持しつつ、トナー戻りコントラストＶpp1を小さくし、そのバイアス印加時間Ｔ1を長くする。ここでも第１実施形態と同様にＡＣ波形の実行値が変わらないように、Ｖpp1×Ｔ1＝Ｖpp2×Ｔ2の関係を維持し続ける。ここで、バイアス印加時間の比Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2）×100をこの波形のＤｕｔｙ値と表現する。
【００４８】
具体的な数値を記載すると、図10(a)はＶpp1，Ｖpp2ともに1.5ｋＶで50％Ｄｕｔｙ波形としている。また、図10(b)はＶpp1が1.45ｋＶ、Ｖpp2が1.5ｋＶで49％Ｄｕｔｙ波形としている。また、図10(c)はＶpp1が1.4ｋＶ、Ｖpp2が1.5ｋＶで48％Ｄｕｔｙ波形としている。トナー戻りコントラストＶpp1は第１実施形態と同等にしている。
【００４９】
図11に通常の50％Ｄｕｔｙのバイアスと上記バイアスを用いた時のリングマークの発生率（印刷10枚あたりに発生したリングマークの個数）を示す。第１実施形態に比べてベタ白部へのリングマーク発生率が同等であるが、ベタ黒部に対してのリングマーク発生率が低下している。ベタ白部に対しての放電は、第１実施形態と同トナー戻りコントラストＶpp1なのでベタ白部に対するリングマーク発生率も変わらない。しかし、ベタ黒部においては第１実施形態と同様にトナー戻りコントラストＶpp1を小さくしていることに加えて、トナー飛翔コントラストＶpp2を大きくしていないことから、第１実施形態よりもベタ黒部へのリングマーク発生率が低減している。
【００５０】
ここで、図12に通常の50％Ｄｕｔｙのバイアス、本実施形態のバイアスを用いた時の画像濃度推移を示す。本実施形態のバイアスを用いれば、第１実施形態と同等の濃度を出すことができ、通常の50％Ｄｕｔｙのバイアスと同等の濃度を出すことができる。
【００５１】
しかし、図13に示すように、過度にＤｕｔｙを小さくしていくと、トナー戻りバイアスが小さくなりすぎて、トナーを感光体ドラムから現像スリーブに引き戻す効果がほとんど失われてしまう。そのため、図13の45％Ｄｕｔｙバイアスのようにかぶりの許容範囲を越えそうになってしまう。
【００５２】
また、第１実施形態と同様にＴ2／（Ｔ1＋Ｔ2）が0.5を越えると、トナー飛翔コントラストＶpp2が小さくなり、トナー戻りコントラストＶpp1が増えるため、ベタ白部にリングマークが発生し易くなり、さらに画像濃度もでなくなってしまう。
【００５３】
そのため、本実施形態で用いる飛翔コントラストを固定したＤｕｔｙバイアスは現像バイアスのＴ2／（Ｔ1＋Ｔ2）を0.45以上0.5未満と規定することが好ましい。
【００５４】
〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る装置について図15乃至図16を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００５５】
前述した実施形態においては、リングマーク発生時に現像バイアスを変更することでリングマーク発生を抑制することを述べてきた。本実施形態ではリングマークが発生しにくい現像バイアスを用いることで事前にリングマークが発生することを抑制するものである。
【００５６】
第１、第２実施形態では基本的にベタ白部のリングマーク発生率を低減させた。しかし、実際には発表資料の背景でシート全面にベタを用いたり、シート全面に写真や絵などをプリントしたりと白地部がほとんどない状況もあり得る。
【００５７】
そこで、本実施形態では印字可能領域に占めるトナーの割合、すなわち印字率が所定値以上に高い場合は、かぶりが多少悪くても目立たないことを利用する。そのため、本実施形態では印字率が90％以上の時に、第２実施形態のバイアスでかぶりはあまり良くないが、ベタ黒部に対するリングマーク発生率が最も低くなる現像バイアスを優先的に用いる。
【００５８】
本実施形態では、印字率を割り出す印字率検知手段としてビデオカウントを用いる。図14に示すように、ビデオカウントとは読み取った原稿やＰＣから送られてきた画像の各画素の濃度をベタ白０からベタ黒256の信号値に分割する方法である。この技術を使えば、ある画像全体において、ベタ白である０とトナーが少しでも載る１から256の画素の割合から、印字率を算出することができる。例えば、図14の場合、16画素のうち７画素にトナーが載るので、印字率は約44％となる。
【００５９】
図15(b)に本実施形態で用いるバイアスを示す。トナー戻りコントラストＶpp1が1.23ｋＶでトナー飛翔コントラストＶpp2が1.5ｋＶで、トナー飛翔コントラストを維持した状態でのＴ2／（Ｔ1＋Ｔ2）が0.45のバイアスである。
【００６０】
図16に示すように、第２実施形態の飛翔コントラストを固定したＤｕｔｙバイアスのＤｕｔｙ比が45％の現像バイアスは、図15(a)に示す通常の50％Ｄｕｔｙのバイアス（Ｖpp1、Ｖpp2ともに1.5ｋＶ）よりも濃度が出る構成になっている。そのため、現像コントラストを通常のバイアスよりも小さくすることができる。このため、ベタ黒部と現像バイアスとの電位差を通常のバイアスよりも小さくすることで放電を抑制できる。本実施形態においては、コントラストを約50Ｖ小さくできている。
【００６１】
上記のバイアスを用いた時のベタ黒部へのリングマーク発生率を図17に示す。ベタ白部に対しては何も変更していないために、48％Ｄｕｔｙとなんら変わりは無いが、ベタ黒部に対するリングマークの発生率は大幅に低下している。これは上述したように現像コントラストを小さくできたことによる感光体ドラムと現像バイアスとの電位差の低下と、トナーがより感光体ドラム側に集まるバイアスであるためにトナーが抵抗層となって放電を抑制したためである。
【００６２】
上記バイアスを用いればベタ黒、ベタ白ともにリングマークの発生率を減らすことができる。しかし、画質の面からベタ白部が多いようなものをプリントするときはできるだけかぶりの少ない48％Ｄｕｔｙのバイアスを使い、トナー占有率が高くかぶりが目立ちにくい時は上記のようなバイアスを用いることで事前にリングマークの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】リングマーク発生原因を説明するための図である。
【図４】ベタ部およびベタ白部へのリングマーク発生率である。
【図５】第１実施形態の現像バイアスを示す図である。
【図６】第１実施形態のリングマーク検知手段の配置図である。
【図７】Ｖppと放電光量との関係図である。
【図８】第１実施形態の現像バイアスを用いた時のリングマーク発生率を示す図である。
【図９】第１実施形態の現像バイアスを用いた時の画像濃度を示す図である。
【図１０】第２実施形態の現像バイアスを示す図である。
【図１１】第２実施形態の現像バイアスを用いた時のリングマーク発生率を示す図である。
【図１２】第２実施形態の現像バイアスを用いた時の画像濃度を示す図である。
【図１３】第２実施形態の現像バイアスを用いた時のかぶり推移を示す図である。
【図１４】第３実施形態のビデオカウント原理図である。
【図１５】第３実施形態の現像バイアスを示す図である。
【図１６】第３実施形態の現像バイアスを用いた時の画像濃度を示す図である。
【図１７】第３実施形態の現像バイアスを用いた時のリングマーク発生率を示す図である。
【図１８】リングマーク概念図である。
【符号の説明】
【００６４】
10    …現像容器
11    …現像スリーブ
40    …感光体ドラム
43    …現像剤
44    …現像器
80    …放電検知手段
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１４】
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