(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成した感光体に対して液体トナーを供給すると共に所定のバイアス電圧に基づく電界に従って現像する液体トナー現像制御方法において、
現像された画像部と非画像部それぞれの感光体表面電位変化と現像電流との関係式またはテーブルを参照して、
△Ｖ＝｜（感光体画像部の電位）−（感光体非画像部の電位）｜
で定義される△Ｖが予め設定した値になるような現像電流値を決定し、然る後、別に用意された現像バイアス電圧と現像電流との関係式またはテーブルを参照して、現像バイアス電圧を決定することを特徴とする液体トナー現像制御方法。
【請求項２】
前記関係式またはテーブルは、各々環境や感光体の劣化による補正項を持つことを特徴とする請求項１に記載の液体トナー現像制御方法。
【請求項３】
印刷時に常に現像電流をモニターし、前記現像バイアス電圧に対するテーブルからのずれが生じた時には、以降の印刷で現像バイアス電圧を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体トナー現像制御方法。
【請求項４】
印刷時に、現像ローラ通過後の感光体電位を測定する機構を有し、環境や感光体の劣化により前記関係式またはテーブルからのずれが生じた時には、以降の印刷でフイードバックすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体トナー現像制御方法。
【請求項５】
前記現像電流のモニター或いは前記感光体電位の測定を起動時毎に、テストパターンを印刷することで行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の液体トナー現像制御方法。
【請求項６】
トナーロットによって異なる現像バイアスと現像電流との関係式またはテーブルを記憶させる記憶媒体をトナーカートリッジ内に内蔵することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体トナー現像制御方法。
【請求項７】
トナーを電子写真装置にセットした際に、トナーロット識別コードを読みとり、トナーロットによって異なる現像バイアス電圧と現像電流との関係式またはテーブルをネット経由で受信することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体トナー現像制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の液体トナー現像制御方法に関し、特に、静電潜像を形成した感光体に対して液体トナーを供給すると共に所定のバイアス電圧に基づく電界に従って現像する液体トナー現像制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、液体トナーを用いる周知の電子写真装置の主要構成を示す図である。感光ドラム２には、図示したように現像ローラ１が当接する外に、この感光ドラム２を帯電させるための帯電器（図示省略）、露光ユニット（図示省略）等が備えられる。
【０００３】
感光ドラム２は図示しない帯電機構によって、電位Ｖcに帯電され、図示しない露光機構によって、選択的に画像部の電位を電位Ｖcから電位Veに変化させられる。図２において、右上に点線で囲んだ感光ドラム表面部分４は、帯電された電位Ｖc部分の中に存在する電位Veの露光部分を示している。
【０００４】
例えば、感光ドラム２は電位Ｖcとして、約７００Ｖに帯電させられ、また、露光機構は、帯電した感光ドラムを画像データに基づき、例えば、７８０ｎｍの波長を持つレーザ光を使って、感光ドラム２上に、露光部分の電位Veが約１００Ｖとなる静電潜像を形成する。
【０００５】
一方現像ローラ１上には、トナー層がトナー供給機構（図示省略）によって形成される。そして、このトナー層内のトナー粒子は、現像バイアス電位差Ｖd−Ｖeによって現像ローラ１から感光ドラム２上に転写される。例えば、現像ローラ１は、約４００Ｖ〜６００Ｖのような所定の電圧Ｖdにバイアスされて、感光ドラム２上の露光部分の電位Veに基づき生じるその間の電界に従って、正に帯電しているそのトナーを感光ドラム２に供給する。これによって、約１００Ｖに帯電される感光ドラム２上の露光部分にトナーを付着させて、感光ドラム２上の静電潜像を現像し、画像を形成する。
【０００６】
感光ドラム２に付着されたトナー画像は、中間転写ドラム３にバイアス電圧Ｖtを印加することにより、転写バイアス電位差Ｖt−Ｖeによって転写される。
【０００７】
図３は、感光体上のトナーの中間転写体への転写を説明するための図である。上述したように、感光体上では、非画像部は電位Ｖcに帯電する一方、画像部では電位Ｖeとなっている。転写バイアス電位差Ｖt−Ｖeが最適に設定されていないと、トナー層が感光体上に残留したり（転写効率の低下）、画質が良好に保たれなかったりすることが知られている。ところが、ハーフトーン部や画像のエッジ部では画像部のすぐ近傍に感光体電位Ｖcの領域が存在する。そのためＶt−Ｖe が最適に設定されていても、このようなハーフトーン部や画像のエッジ部では良好な転写が行われない場合がある。−般に｜Ｖt−Ｖe｜＜｜Ｖt−Ｖc｜が成立するのでＶt−Ｖc 間の放電も問題になることがある。
【０００８】
このように△Ｖ＝｜Ｖc−Ｖe｜は大きいと、図４に示すように、ベタ部とハーフトーン部や画像のエッジ部とで最適な転写バイアスが異なってしまうことになる。この違いが最適転写バイアスのマージンを越えてしまうと、その両方で同時に良好な画質を実現する転写バイアスを設定することが困難である。反面、△Ｖが小さすぎると感光体上でトナー潜像を維持できなくなり、やはり良好な画質を実現できなくなる。このため最適な△Ｖが存在する。
【０００９】
一方で現像の観点から見ると△Ｖ＝｜Ｖc−Ｖe｜は大きい程良い。現像バイアスは｜Ｖd−Ｖe｜＜｜Ｖc−Ｖe｜の関係で設定されており、｜Ｖd−Ｖe｜が小さいと画像部に充分にトナーが転移せず、｜Ｖd−Ｖc｜が小さいと非画像部にトナーが転写してしまうかぶり現像が起こる。このように最適な△Ｖは現像時と転写時では異なる。そこで、現像時に充分大きな△Ｖを確保した後、現像から転写までの間に感光体上の電位制御機構を設けることが提案されている（特開平8−234535）。しかしながら、このような機構を増やすと装置が大型化するという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、係る問題点を解決して、特別な追加機構を設けることなく、感光体上の画像部電位と非画像部電位を最適に調整することを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、現像バイアス電圧を決定する際に、現像電流との関係に加えて、現像電流によって変化する△Ｖ（感光体上の帯電電位と露光部電位との差）との関係を参照する制御機構を設けることで画像のパターンによらず、常に高効率、高画質な転写を実現することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体トナー現像制御方法は、静電潜像を形成した感光体に対して液体トナーを供給すると共に所定のバイアス電圧に基づく電界に従って現像する。そして、現像された画像部と非画像部それぞれの感光体表面電位変化と現像電流との関係式またはテーブルを参照して、△Ｖ＝｜（感光体画像部の電位）−（感光体非画像部の電位）｜で定義される△Ｖが予め設定した値になるような現像電流値を決定し、然る後、別に用意された現像バイアス電圧と現像電流との関係式またはテーブルを参照して、現像バイアス電圧を決定することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、例示に基づき、本発明を説明する。図１は、液体トナーを用いる電子写真装置の主要構成の概略を示す図である。本発明は、液体トナーであれば、どのようなものも等しく用いることができるが、高粘度、高濃度の液体トナーを用いた場合に特に有効である。例えば、キャリアとして不揮発性のシリコーンオイルを用い、その粘度は10cSt〜200cStで、このシリコーンオイル中に樹脂と顔料からなる平均粒径0.5〜3μｍ程度のトナー粒子が5〜30％程度の比率、望ましくは10〜25％の比率で分散している不揮発性液体トナーを用いることができる。
【００１５】
感光ドラム２には、図示したように現像ローラ１が当接する外に、この感光ドラム２を帯電させるための帯電器（図示省略）、露光ユニット（図示省略）等が備えられる。感光ドラム２は図示しない帯電機構によって、電位Ｖcに帯電され、図示しない露光機構によって、選択的に画像部の電位を電位Ｖcから電位Veに変化させられる。
【００１６】
一方現像ローラ１上には、トナー層がトナー供給機構（図示省略）によって形成される。そして、このトナー層内のトナー粒子は、現像バイアス電位差Ｖd−Ｖeによって現像ローラ１から感光ドラム２上に転写される。また、感光体（感光ドラム）とトナーの組み合わせ次第では選択的に非画像部を露光することもできるが、この場合は以降の説明でＶe、Ｖcを入れ替えて同様に考えることができる。
【００１７】
感光ドラム２に付着されたトナー画像は、中間転写ドラム３にバイアス電圧Ｖtを印加することにより、転写バイアス電位差Ｖt−Ｖeによって転写される。中間転写ドラム３上に転写されたトナー画像は、その後印刷媒体に転写され、かつ定着されることになる。或いは、感光ドラム２から直接印刷媒体へ転写されることもある。また、図示しないその他の現像ユニットを複数並べることでカラー画像を実現することもできる。
【００１８】
図示の構成において、本発明の特徴とする現像バイアス電圧Ｖdを制御するための手段が設けられる。そして、この現像バイアス電圧制御手段は、現像バイアス電圧Ｖdを決定するに際して、画像部、非画像部それぞれの感光体表面電位変化と現像バイアス電圧との関係式またはテーブルを参照する。感光体表面電位変化と、ΔＶ＝｜（感光体画像部の電位）−（感光体非画像部の電位）｜との間には所定の関係がある。現像バイアス電圧制御手段は、この△Ｖを最適な値になるよう現像バイアス電圧Ｖdを決定する。
【００１９】
或いは、画像部、非画像部それぞれの感光体表面電位変化と現像電流との関係式またはテーブルを参照することができる。これによって、△Ｖを最適な値になるような現像電流値を決定し、然る後、別に内部に用意された現像バイアス電圧と現像電流との関係式またはテーブルを参照して、現像バイアス電圧を決定することができる。
【００２０】
以下、その原理についてさらに説明する。感光体から中間転写体にトナーを移動させるために転写バイアス電位差が必要となる。転写バイアス電位差Ｖt−Ｖeが低すぎればトナーは移動せず、高すぎれば放電電流により、電界がトナーの移動に作用しなくなる。いずれの場合もトナーの転写効率や画質の低下を招く。そのため、転写バイアス電位差はある最適な領域を持つ。
【００２１】
図３及び図４を参照して前述したように、△Ｖ＝｜Ｖe−Ｖc｜が大きいと、ベタ部とハーフトーン部や画像のエッジ部とで最適な転写バイアス電位差が異なってしまい、この違いが最適転写バイアス電位差のマージンを越えてしまうと、その両方で同時に良好な画質を実現する転写バイアス電位差を設定する事が困難である。反面、△Ｖが小さすぎると感光体上でトナー潜像を維持できなくなり、やはり良好な画質を実現できなくなる。このため最適な△Ｖが存在する。理想的には、この違いよりも広いマージンを持つトナーや（中間）転写体を選択することであるが、現実的には困難である。
【００２２】
現像時には現像によるトナー電荷の移動による現像電流が発生する。この時、感光体は一定の静電容量をもつコンデンサーとみなすことができ、現像電流によって、感光体表面の電位が変化する。図５は現像電流と現像前後の感光体の電位変化を表したものである。荷電粒子であるトナーの移動に伴い、現像ローラと感光体間に電流が流れる際、非画像部には画像部とは逆の電界がかかっており、ここではトナーの移動はないが粒子がより現像ローラ側に押し付けられることにより、画像部とは逆向きの現像電流が流れる。現像バイアス電圧Ｖdは、｜Ｖd−Ｖe｜＜｜Ｖc−Ｖe｜の関係で設定されており、画像部と非画像部では反対向きに電流が流れ、画像部ではＶeをＶcに近づける方向に、非画像部ではＶcをＶeに近づける方向に流れる。この結果、現像電流によって△Ｖは小さくなる。そのため、現像電流を制御することで特別な除電や帯電の機構を有することなく、感光体の電位を制御することが可能となる。
【００２３】
プリンタ（電子写真装置）の工場出荷時に、△Ｖが最適になるような現像電流を設定することにより、感光体の電位を制御することができる。しかしながら、現像バイアス電圧が一定でも現像電流は環境やトナーの製造ロットの違いによって変化する。また、感光体の電位変化も環境や感光体の劣化によってその程度が変化する。そのため、プリンタには予め現像バイアス電圧など各種バイアス電圧をその都度調整する制御機構を設けておくのが好ましい。
【００２４】
現像バイアス電圧を決定する際に、現像電流との関係に加えて、現像電流によって変化する△Ｖとの関係を参照する制御機構を設けることで画像のパターンによらず、常に高効率、高画質な転写を実現することができる。
【００２５】
現像電流は現像バイアス電圧の設定により変化する。このため実際の制御においては、現像バイアス電圧値と現像電流の関係式またはテーブルを参照して、現像バイアス電圧値を決定し、間接的に現像電流を制御する。現像電流値はその他、環境やトナー種によって変化する。あらかじめ、所定の制御が行いやすいようにトナーの電気特性を制御しておくことが肝要である。また、実際にはトナーの電気特性を変化させすぎると現像自体に悪影響を及ぼす可能性があり、注意が必要である。
【００２６】
現像電流、最適な転写バイアス値はそれぞれ環境や感光体の劣化により変化する。それ故、予め予想されうる変化を関係式またはテーブルとして搭載し補正を行うことでこのような変化を伴う画像の劣化を防ぐことができる。
【００２７】
印刷時には、常に現像電流をモニターし、現像バイアス電圧に対するテーブルからのずれが生じた時には、以降の印刷で現像バイアス電圧を補正することができる。また、印刷時に、現像ローラ通過後の感光体電位を測定する機構を有し、環境や感光体の劣化により前記関係式またはテーブルからのずれが生じた時には、以降の印刷でフイードバックする機構を有することができる。
【００２８】
このような現像電流のモニター或いは感光体電位の測定は、起動時毎にテストパターンを印刷することで行うことができる。実際の印字では様々な印画パターンがあり、そのつど現像電流は変化する。この変化の中から環境や劣化要因だけを抽出することは、高度な解析が必要となり実用的ではない。起動時に現像電流が複雑な変化をしないような単純なテストパターンを印画することで、環境や劣化要因による現像電流の変化のみを測定できる。
【００２９】
トナーロットによる特性変化をトナーカートリッジに関係式またはテーブルで内蔵することで、ロット毎の特性変化により画質が変化することを防ぐことができる。また、特性情報がある程度以上の情報量を持つ場合、記憶媒体のコストが増大し、トナーカートリッジ価格の上昇を招く。この場合、トナーカートリッジがセットされた時点で、短いロット識別コードだけを読みとり、その他の情報はネット経由で入手することができる。
【００３０】
【実施例】
感光体を正帯電し、画像部を露光すると共に、正帯電トナーを使用するシステムにより、各△Ｖの時に転写効率と画像品質を評価したのが図６である。図６（Ａ）は、条件１としてΔＶ＝８００Ｖに設定した。この場合、△Ｖが大きすぎたため、ベタ部（ベタ画像）とハーフトーン部（ドット画像）の両方の画像品質を両立させる転写バイアス（Ｖe−Ｖt）は存在しない。
【００３１】
一方、図６（Ｃ）に示すように、条件３として、△Ｖ＝０に設定した場合、転写バイアスを選択することにより、転写効率は確保できるが、画像品質は劣化する。
【００３２】
これに対して、図６（Ｂ）に示すように、△Ｖを適切に設定した場合、例えば、条件２としてΔＶ＝５００Ｖの場合、ベタ部、ハーフトーン部を問わず転写効率、画質を満足する転写バイアス（Ｖe−Ｖt）が存在する。即ち、Ｖe−Ｖt＝４００Ｖの場合に、全てを良好に満足した。
【００３３】
一方、現像電流により、△Ｖは図７に示すように変化する。ひいては、現像電流を制御し、△Ｖを最適に保つような制御をすることで、ベタ画像、ドット画像を問わず転写効率、画質を満足する転写バイアス（Ｖe−Ｖt）が存在する状態を維持できる。このような条件のもとで、最適な転写バイアスを設定できれば、ベタ画像、ドット画像を問わず転写効率、画質を満足する画像を得ることができる。
【００３４】
実際のプリンタでは、このような実験をマトリックスで行った結果を、関係式またはテーブルにまとめて搭載し、制御にフィードバックさせる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、現像電流を制御し、環境やトナーロットの変化に関わらず感光体上の画像部、非画像部の電位差を最適に保つことで、特別な追加機構を設けることなく、常に画像パターンに依らず最適な画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体トナーを用いる電子写真装置の主要構成の概略を示す図である。
【図２】液体トナーを用いる周知の電子写真装置の主要構成を示す図である。
【図３】感光体上のトナーの中間転写体への転写を説明するための図である。
【図４】ベタ部とハーフトーン部のそれぞれについて、転写バイアスに対する画質・転写効率の関係を示すグラフである。
【図５】現像電流と現像前後の感光体電位変化を示すグラフである。
【図６】ΔＶを変えた場合について、転写バイアスと画質の関係例を示す表である。
【図７】現像電流とΔＶの関係例を示す表である。
【符号の説明】
１  現像ローラ
２  感光体
３  中間転写体
４  感光体表面部分
【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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