JP2005165004A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した品質の出力画像を得られるような画像形成装置を提供すること。
【解決手段】潜像担持体と、現像手段とを備え、潜像担持体表面又は潜像担持体表面に形成されたトナー像の表面電位を測定するための電位測定手段と、潜像担持体表面に形成されたトナー像の単位面積当たりのトナー付着量を測定するためのトナー付着量測定手段とを備えた画像形成装置において、電位測定手段によって測定された潜像担持体の表面電位測定結果と、トナー像の表面電位測定結果とから、トナー像の単位面積当たりの電荷量を算出する手段と、トナー像の単位面積当たりの電荷量及びトナー像の単位面積当たりのトナー付着量から、トナー像として付着しているトナーの単位重量当たりの電荷量を算出するトナー電荷量算出手段を備え、トナー電荷量算出手段の結果に基づいて画像形成条件及び／又は画像形成装置の動作を制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

図８に従来の電子写真方式の画像形成装置の一例を示す。

画像の形成は次のようにして行われる。

１次帯電器１２１によって帯電された感光ドラム１２８表面をレーザー１２２によって露光することで、感光ドラム１２８上に静電潜像が形成される。この潜像を、現像器１０１によって現像しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器１２３によって転写紙１２７の表面に静電的に転写される。トナー像を転写した転写紙１２７は、定着器１２５に搬送され、定着器１２５による加熱を受け、トナー像は転写紙１２７に定着し、永久画像を得る。又、転写後に感光ドラム１２８上に残った残トナーは、クリーナー１２６により除去される。

現像器１０１は、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、荷電制御剤等を分散した数μｍ〜１０数μｍ程度の粉体であるトナーを収容し、所定の帯電量に帯電させて現像スリーブ１０３表面に保持させ、感光ドラム１２８へ供給する役割を持つ。

トナーへの帯電は、例えば１成分方式と呼ばれる方式であれば、現像スリーブ１０３やそれに対向する規制部材との摩擦帯電によって行われる。又、２成分方式と呼ばれる方式であれば、現像器１０１内のトナーとキャリアとの摩擦帯電によって行われる。

トナーの持つ電荷量は、一般に重量当たりの電荷量（ｍＣ／ｋｇ）で表され、以下ではこの量を「トリボ」と呼ぶことにする。

トナーのトリボは一般に周囲の雰囲気中の水分量等に依存し、一般に高湿環境では低い値を示し、逆に低湿環境では高い値を示す。トリボが変わると、静電潜像に対するトナーの付着量や、それを転写紙に転写する際の最適条件が変わるため、これらの画像形成条件を変更することで常に良好な画像が得られるように工夫される。

上記従来例のような画像形成装置においては、トナーのトリボを検知する手段として画像形成装置内に温湿度センサ１２９を備え、装置周辺の温湿度を測定することで画像形成条件を変更している（例えば、特許文献１）。

特開平０２−１８６３６８号公報

しかし、トナーのトリボは、必ずしも温湿度センサ１２９の結果に一致するものではなかった。その理由としては、現像器１０１やキャリアの耐久によるトリボ低下や、トナー自体の吸湿特性が挙げられる。特に、後者に関して説明すると、現像器１０１はトナーという粉体を扱うため或る程度気密性が保たれており、外気が進入しにくい構成になっていることがある。もう１つは、トナー自身が温湿度による帯電特性の変化が少ないように設計されるため、一般に水分を吸着しにくい材料で構成されるということがある。このため、例えば現像器１０１を所定の温湿度の雰囲気内に放置しても、その環境のトリボに完全に達するまでの時間は経験的に数時間から十数時間を要する。

このため、画像形成装置周辺の温湿度が急激に変化した場合、トナーの実際のトリボと温湿度から算出したトナーのトリボに差が生じ、結果として画像形成条件とのミスマッチを生じ、出力画像の安定性を欠く場合があった。

又、もう１つの課題として、感光ドラム１２８上に形成される静電潜像の電位や、そのプロファイルによって、現像されるトナーのトリボが現像器１０１内のトナーの平均的なトリボと異なる場合がある。これは中低域濃度付近のトナー像を形成した場合に生じ易く、特にデジタル的な露光方式によって面積当たりの潜像エッジが増加したような場合に特に起こり易い。その理由は、一般的な傾向としてトリボの高いトナーは電気力が強く作用するため、現像スリーブ１０３から感光ドラム１２８への移動が早く、先に静電潜像の電位を埋めてしまってトリボの低いトナーが移動しにくくなってしまうことが原因と考えられる。この現象を「選択現像」と呼ぶ。

この結果、中低域濃度を多く含むような画像が出力され続けると、現像器１０１内のトナーのうちトリボの高いものが優先的に消費される。トリボの高いトナーは即ち粒径の小さいトナーであるから、粒径の大きいトナーは現像器１０１内に残留し易い。これを繰り返すと、現像器１０１内のトナー粒径が徐々に大きくなり（粗粉化し）、現像特性の劣化を生じる。

このような選択現像性を抑制するため、本実施の形態では現像スリーブ１０３に印加する現像バイアスの交流成分として、パルス部とブランク部を交互に繰り返すようなブランクパルスバイアスを用いる方法があり、本出願人によるカラー複写機等に搭載されている。

しかし、様々な環境下や現像剤の耐久劣化等を考慮すると、選択現像性がなくなるような条件はそれぞれ若干異なっており、従来の画像形成装置ではその最も平均的な条件による設定を行っているのが現状である。このため、一定の使用条件で達成できていた現像剤寿命が、実際の使用条件では達成できないという課題があった。

そこで、本発明の第１の目的は、現像器やキャリアの耐久によるトリボ低下や、周囲の温湿度の急激な変化による画像形成条件とのミスマッチを防止し、実際のトナートリボに応じた画像形成条件で画像形成装置を動作させることで、安定した品質の出力画像を得られるような画像形成装置を提供することである。

又、本発明の第２の目的は、画像形成装置の実際の使用条件に合わせて最適な現像バイアス条件を設定することで、選択現像による現像器内のトナー粒径分布の変動抑制効果を高め、より安定した品質の出力画像を得られるような画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像に応じてトナーを付着させてトナー像を形成するための現像手段とを備え、前記潜像担持体表面又は前記潜像担持体表面に形成されたトナー像の表面電位を測定するための電位測定手段と、前記潜像担持体表面に形成されたトナー像の単位面積当たりのトナー付着量を測定するためのトナー付着量測定手段とを備えた画像形成装置において、前記電位測定手段によって測定された前記潜像担持体の表面電位測定結果と、前記トナー像の表面電位測定結果とから、前記トナー像の単位面積当たりの電荷量を算出する手段と、前記トナー像の単位面積当たりの電荷量及び前記トナー像の単位面積当たりのトナー付着量から、前記トナー像として付着しているトナーの単位重量当たりの電荷量を算出するトナー電荷量算出手段を備え、前記トナー電荷量算出手段の結果に基づいて画像形成条件及び／又は画像形成装置の動作を制御することを特徴とする。

又、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記現像手段に直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加するための、現像バイアス印加手段を備え、第１のトナー像形成条件によって形成された第１の基準トナー像から算出されたトナーの単位重量当たりの電荷量の結果と、第１のトナー像形成条件とは異なる第２のトナー像形成条件によって形成された第２の基準トナー像から算出されたトナーの単位重量当たりの電荷量の結果とに基づいて画像形成条件及び／又は画像形成装置の動作を制御することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成条件とのミスマッチを防止し、実際のトナートリボに応じた画像形成条件で画像形成装置を動作させることで、安定した品質の出力画像を得ることができる。

又、画像形成装置の実際の使用条件に合わせて最適な現像バイアス条件を設定することで、選択現像による現像器内のトナー粒径分布の変動抑制効果を高め、より安定した品質の出力画像を得ることができる。

＜実施の形態１＞
以下において、本発明による画像形成方法及びそれを用いた画像形成装置の実施の形態１を添付図面によって説明する。

先ず、図１において画像形成装置全体の動作について説明すると、１次帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光することで、感光ドラム２８上に静電潜像が形成される。この潜像を、現像器１によって現像しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器２３によって転写紙２７の表面に静電的に転写される。トナー像を転写した転写紙２７は、定着器２５による加熱を受け、トナー像は転写紙２７に定着し、永久画像を得る。又、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは、クリーナー２６により除去される。

次に、現像器１について詳しく説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置は、現像方式として２成分現像方式を用いている。本実施の形態に係る現像器１は、現像剤担持体として、固定配置されたマグネット５を内包した非磁性の現像スリーブ３を用いる。

現像剤としては、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤が用いられる。トナーはポリエステルを主体とした樹脂に着色料、荷電制御剤等を分散し、粉砕分級することで体積平均粒径８μｍ程度の粉体としたものである。キャリアは、４５μｍ程度の体積平均粒径を持つフェライトコアをシリコーン樹脂で被覆したものを用いる。

現像スリーブ３は、感光ドラム２８に対し非接触に設けられるが、現像スリーブ３に担持された２成分現像剤は磁気ブラシの状態で感光ドラム２８に接触している。

又、本実施の形態では、現像スリーブ３に印加する現像バイアスの交流成分として、図２に示すような、パルス部とブランク部を交互に繰り返すようなブランクパルスバイアスを用いている。パルス部の周波数は５ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧（Ｖpp）は１．６ｋＶである。又、ブランク部はパルス２周期分、即ち０．４ｍｓｅｃである。このようなバイアス波形を用いることのメリットとしては、微小ドット潜像への現像性が向上し、ハイライト部の画質が向上することの他、トナー粒径、帯電量に対する選択現像性を抑止し、２成分現像剤中のトナー粒度分布の偏りから生ずる現像剤の劣化抑制等が挙げられる。

次に、本実施の形態の特徴部分について説明する。

図１に示したように、本実施の形態に係る画像形成装置には、感光ドラム２８表面に対向し、感光ドラム２８の回転方向で現像器１の下流側、且つ、転写帯電器２３の上流側に、電位センサ３１及び光学センサ３２を備えている。

電位センサ３１は、現像器１による現像を行わなければ感光ドラム２８上の静電潜像電位Ｖｄｒｕｍを検知する。又、現像器１による現像を行えば、現像されたトナー像の表面電位Ｖｔｏｎｅｒを検知する。

例えば、本実施の形態の画像形成装置において、白地部から最大濃度部までを１７段階に階段状に形成した「階調濃度パターン」の静電潜像電位Ｖｄｒｕｍと、それを現像したトナー像の表面電位Ｖｔｏｎｅｒを電位センサ３１を用いて測定する。この結果を示したのが図３である。横軸はレーザー２２による露光量を表す数値で、白地部から最大濃度部までを８ｂｉｔ、即ち０〜２５５までの階調に分割し露光量を制御する際のレーザー制御値をもってレーザー２２による露光量を表現する。尚、本実施の形態では、感光ドラム２８をマイナス帯電し、マイナスの電荷を持つトナーによって現像する「反転現像方式」を用いているため、図３の横軸のレーザー露光量が大きくなるに連れて現像されるトナー量も増加し、又、出力画像の濃度も大きくなる。

このとき、１次帯電器２１によって感光ドラム２８に与えられた暗部電位は−４５０Ｖ、又、現像バイアスの直流成分Ｖdev は−３６５Ｖである。

現像スリーブ３を回転させず、且つ、現像バイアスの交流成分を印加しないことで、感光ドラム２８上の静電潜像電位は現像剤の接触によって乱されることなく測定可能である。この条件における「階調濃度パターン」の静電潜像電位Ｖｄｒｕｍは、図３の「潜像電位」に示したような曲線となった。

一方、その静電潜像を所定の環境条件下で現像し、そのトナー像の電位を測定したものが、図３の「条件１」の曲線である。現像されたトナーの電荷によって、トナー層表面電位がほぼ現像バイアスの直流成分Ｖdev と同等の−３６５Ｖ付近に達していることが分かる。

又、図３の「潜像電位」と「条件１」の曲線の差分が、トナーの電荷によって形成された電位差ΔＶｔｏｎｅｒ（Ｖ）ということになる。

又、光学センサ３２は、その内部に発光素子（不図示）と受光素子（不図示）を備え、対象物（感光ドラム２８表面又はトナー像表面）に発光素子からの光（波長９７０ｎｍ）を照射し、反射された光量を受光素子で検出する。本実施の形態では、受光素子は対象物からの正反射光を検出するため、感光ドラム２８表面の反射光量に対し、トナー表面からの反射光量は、そのトナー付着量に応じて減じていき、それに応じて受光素子の出力電圧も下がっていく。この感光ドラム２８上のトナー量に対する光学センサ３２の検知信号電圧Ｖｓｎｓ（Ｖ）の特性曲線は図４のようになっている。このＶｓｎｓ（Ｖ）を図４の特性曲線の逆関数で計算することで、感光ドラム２８上の（単位面積当たりの）トナー量Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ²）を算出することができる。

本実施の形態では、上記の差ΔＶｔｏｎｅｒ（Ｖ）及びＶｓｎｓ（Ｖ）から、感光ドラム２８に実際に現像されたトナーのトリボ（Ｑ／Ｍ）を算出する。以下にその計算の過程を説明する。

先ず、感光ドラム２８と現像スリーブ３との間で、両者の対向する所定面積Ｓの領域で形成されるコンデンサを考える。このコンデンサの容量をＣ（Ｆ）、感光ドラム２８上の所定面積Ｓの領域に付着したトナーの電荷量をＱとすると、
Ｑ＝Ｃ×ΔＶｔｏｎｅｒ … （１）
つまり、両辺をＳで割ると、
Ｑ／Ｓ＝Ｃ×ΔＶｔｏｎｅｒ／Ｓ … （２）
である。

ここで、
Ｑ／Ｍ＝（Ｑ／Ｓ）／（Ｍ／Ｓ） … （３）
であるので、
Ｑ／Ｍ＝（Ｃ×ΔＶｔｏｎｅｒ／Ｓ）／（Ｍ／Ｓ） … （４）
となる。

ここで、Ｃ，Ｓは材料、物理的構成によって決まる定数と見なすことができるので、（４）式のＣ／Ｓの値を予め測定しておくことで、ΔＶｔｏｎｅｒ及びＭ／Ｓ（Ｖｓｎｓから一意に求められる）からＱ／Ｍを求めることができる。

Ｃ／Ｓの値は、ΔＶｔｏｎｅｒ及びＭ／Ｓの値、更に実際に測定されたＱ／Ｍの値を用いて以下の（５）式のように算出することができる。

Ｃ／Ｓ＝（Ｑ／Ｍ）×（Ｍ／Ｓ）／ΔＶｔｏｎｅｒ … （５）
感光ドラム２８上に付着しているトナーのトリボは、以下のような方法で測定することができる。

図５に示したファラデー・ゲージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）は、軸径の異なる金属筒を同軸になるように配置した２重筒と、内筒内に更にトナーを取り入れるためのフィルターを備えている。内筒と外筒は絶縁されていて、この内筒の中に電荷量ｑの帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電気量ｑの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をＫＥＩＴＨＬＥＹ ６１６ ＤＩＧＩＴＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲで測定し、内筒中のトナー重量Ｍで、電荷量Ｑを割ったものをＱ／Ｍ（トリボ）とする。トナーは、感光ドラム２８表面より直接、ａｉｒ吸引によりフィルター中に取り入れる。

又、この際、感光ドラム２８表面から吸引されてなくなったトナーの面積を測定し、その値で、フィルター中のトナーの重量を割ったものをＭ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ²）が求められる。先述の図４の特性曲線は、このようにして測定されたＭ／ＳとＶｓｎｓの値の相関を取ったものである。

図６は本実施の形態の画像形成装置において、４つの条件下で感光ドラム２８上に最大濃度部の潜像を現像することで形成されたトナー像のΔＶｔｏｎｅｒ、トナー像のトリボＱ／Ｍ、トナー付着量Ｍ／Ｓ及びその際のＶｓｎｓを測定したものである。

４つの条件とは以下の通りである。

条件１：本実施例の現像器１を温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で放置し、本実施例の画像形成装置にて現像動作を行ったもの
条件２：本実施例の現像器１を温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で放置し、本実施例の画像形成装置にて現像動作を行ったもの
条件３：本実施例の現像器１を温度２３℃、相対湿度５％の環境下で放置し、本実施例の画像形成装置にて現像動作を行ったもの
条件４：本実施例の現像器１を温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で放置し、本実施例の画像形成装置において、現像バイアス交流成分として周波数２ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧１．６ｋＶの矩形波を用い、現像動作を行ったもの
この条件４は、現像に用いられるトナー量が少なく、仮想のコンデンサＣを充電し切らないような条件の例として挙げた。

この結果からＣ／Ｓを計算し、平均的な値として
Ｃ／Ｓ＝０．０４９２（×１０−５Ｃ／Ｖ・ｍ２ ）
を得た。この値を用いてＱ／Ｍを再度計算し直したものが、図６の最下段の計算値である。

このように、予め幾つかの条件下においてＣ／Ｓの値を求めておき、その値とΔΔＶｔｏｎｅｒ、Ｖｓｎｓの値を用いて、実際に感光ドラム２８上に現像されたトナーのトリボを求めることができる。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置が実際に感光ドラム２８上のトナートリボを算出する過程を説明する。

先ず、感光ドラム２８上を１次帯電器２１によって所定の電位に帯電し、画像信号として最大濃度部に相当する露光量をレーザー２２によって露光する。こうして形成された最大濃度部相当の静電潜像を、先ず、現像器１によるトナー付着を行わずに電位センサ３１による電位測定を行う。現像器１によるトナー付着を行わないために、現像スリーブ３は回転させず、又、現像バイアスも直流成分のみを印加し、交流成分は印加しない。電位センサ３１からの出力信号は不図示のＡ／Ｄコンバーターによって１０ｂｉｔのデジタル信号に変換され、最大濃度部の電位データとして不図示の制御手段によって変数Ｖｄｒｕｍに格納される。

次に、同じ静電潜像を再度感光ドラム２８上に形成した後、今度は実際の画像形成時と同様に、現像スリーブ３を回転させ、現像バイアスを直流、交流成分ともに印加して静電潜像の現像を行い、トナー像を形成する。このトナー像の表層電位を同様に制御手段によって変数Ｖｔｏｎｅｒに格納する。

更に、このトナー像の反射光量を、電位センサ３１の下流にある光学センサ３２によって検出する。反射光量の検出結果は不図示のＡ／Ｄコンバーターによって１０ｂｉｔのデジタル信号に変換され、不図示の制御手段によって変数Ｖｓｎｓに格納される。

制御手段は図４の特性曲線の逆関数を変換テーブルとして備えており、Ｖｓｎｓをこの変換テーブルによって変換した値を変数ＭａｓｓＴに格納する。その後、以下の（６）式によってトナーのトリボの値を算出し、変数Ｔｒｉｂｏに格納する。

Ｔｒｉｂｏ
＝０．０４９２×（Ｖｔｏｎｅｒ−Ｖｄｒｕｍ）／（ＭａｓｓＴ） … （６）
本実施の形態に係る画像形成装置では、この変数Ｔｒｉｂｏに基づいて、ポスト帯電器３３によってトナー像を再帯電することで、転写帯電器２３による転写紙２７へのトナー像の転写特性を安定させ、高品位の出力画像を得ることを可能にしている。

ポスト帯電器３３は帯電ワイヤ３４に不図示の定電流電源によって所定の電流を与えることでトナー像にコロナ放電による帯電を与えるものであり、帯電ワイヤ３４には、不図示の制御手段の計算及び制御によって以下のような電流Ｉｐ（μＡ）が印加される。

Ｔｒｉｂｏ＞−３０ のとき Ｉｐ＝０（μＡ）
−３０≦Ｔｒｉｂｏ≦−２０ のとき Ｉｐ＝−８×Ｔｒｉｂｏ−２４０（μＡ）
Ｔｒｉｂｏ＜−２０ のとき Ｉｐ＝−８０（μＡ）
尚、電流の流れる方向は、感光ドラム２８からポスト帯電器へと向かう向きを＋とする。

この設定によって、帯電ワイヤ３４に与えられる電流のうち約２５％の電流が感光ドラム２８方向へと向かい、例えば条件２で帯電ワイヤ３４に−６４μＡが印加されると感光ドラム２８側に約−１６μＡの電流が流れる。本実施の形態では、感光ドラム２８方向に流れた電流の絶対値１μＡにつき、トナー像のトリボの絶対値がおよそ０．６ｍＣ／ｋｇ上昇する。これによってトナー像のトリボの絶対値が約１０上昇し、現像直後に−２２ｍＣ／ｋｇだったトリボが−３２ｍＣ／ｋｇとなる。これは条件３のような低湿環境でのトリボとほぼ同等であり、転写帯電器２３による転写工程での条件変動を減じることができ、転写特性を安定させ、高品位の出力画像を得ることができる。しかも、従来のように、温湿度センサの出力から予想された擬似的なトリボ値に基づくのではなく、実際に現像されたトナーのトリボに基づいて制御するため、周囲の環境が急激に変わった場合でも制御のミスマッチを発生することなく、安定した画像特性を保つことができる。

尚、上記実施の形態で数値、構成等は、必ずしもこれにとらわれるものではなく、本発明の意図する範囲内において様々な形態を採ることができる。例えば、算出されたトリボ値を用いて制御する画像形成条件としては、帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件等、様々に応用することが可能である。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置の構成の概要は、実施の形態１で説明したものとほぼ同様である。

本実施の形態では、実施の形態１で示したようなトナー像のトリボ算出動作を、最大濃度部に加えて中間濃度部に対しても行う。そして、この結果を基にして、現像バイアスの交流成分のうち、ブランク部の長さを変更する。

ここで、選択現像性とブランク部の長さの関連について説明する。

２成分現像方式において、現像バイアスとして直流成分のみから成るバイアスを印加して現像した場合、比較的高い帯電量をもったトナーは、感光ドラム２８と現像スリーブ３の間の電界（現像電界）で移動する以前に、キャリアとの電気力によってキャリア表面に拘束されてしまうため、感光ドラム２８上には比較的低い帯電量のトナーのみが現像される。

逆に、交流成分を含むバイアスを印加すると、キャリアに付着していたトナーがキャリアから飛翔し始め、対向部でトナーミストを形成する。トナーミストは現像バイアスの交流成分によって感光ドラム２８と現像スリーブ３の間を往復する。このトナーミスト中には、直流成分のみのバイアス印加では現像に利用されなかった高い帯電量のトナーも含まれる。

しかし、矩形バイアスを印加した場合、高い帯電量のトナーは一度キャリア表面から離れてしまうと、現像電界の影響を受け易く移動速度が速いため、感光ドラム２８と現像スリーブ３の間を往復する間に低い帯電量のトナーはその移動速度に追従できず、感光ドラム２８表面に到達しにくくなる。又、帯電量の高いトナーはその分だけ感光ドラム２８と現像スリーブ３間の電位差を速やかに埋めてしまい、後から到達する低い帯電量のトナーが感光ドラム２８に到達するのを更に妨げる。つまり、感光ドラム２８には高い帯電量のトナーが現像され易くなる。

このような選択現像性は、高濃度部よりも中間濃度部、特に画像信号に応じてレーザー２２の発光を変調し階調を表現するようなデジタル露光を行った場合に顕著になる。

そこで、矩形部分を数回（本実施の形態では１周期分）繰り返した後に現像バイアスを直流成分のみにするというブランクパルスバイアスを印加すると、高い帯電量を持つトナーの往復が適宜停止する形になり、往復に追従できていなかった低い帯電量のトナーの移動を待つ形になる。この効果によって感光ドラム２８に現像されたトナーの平均帯電量を、現像スリーブ３上の現像剤中のトナーの平均帯電量に近づけることができる。

このブランクの長さを短くすると、現像特性は矩形のみの特性に近づくため、選択現像性はトリボの高いトナーが感光ドラム２８に付着し易い方向になる。又逆に、ブランクを長くすると、現像特性は直流のみの特性に近づくため、選択現像性はトリボの低いトナーが感光ドラム２８に付着し易い方向になる。

ブランク部の長さは、パルス部の周期を単位として表現される変数ｂｌａｎｋとして制御手段に格納されている。変数ｂｌａｎｋは１〜８の整数であり、初期値は２である。

実際の動作について説明すると、先ず、実施の形態１と同様にして最大濃度部のトナー像のトリボ値を算出し、変数Ｔｒｉｂｏ（２５５）に格納する（ステップＳ１）。続いて、ステップＳ１で２５５としていたレーザー制御値を６４（中間濃度部）として同様にトナー像のトリボ値を算出し、変数Ｔｒｉｂｏ（６４）に格納する（ステップＳ２）。

次に、変数ＴｒｉｂｏＲａｔｉｏに、Ｔｒｉｂｏ（６４）／Ｔｒｉｂｏ（２５５）の値を格納する（ステップＳ３）。次に、この値が１．２以下であるかどうかを判断し（ステップＳ４）、Ｙの場合はステップ６に進む。ステップＳ４でＮであった場合は更にこの値が０．８以上であるかどうかを判断し（ステップＳ５）、Ｙの場合はステップ９に、Ｎの場合は一連の動作を終了する（ステップＳ１２）。

ステップＳ４でＹであった場合、Ｂｌａｎｋの値が８であるかどうかを判断し（ステップＳ６）、ステップＳ６でＹの場合は変数制御手段はＢｌａｎｋ＝８として（ステップＳ７）動作を終了する（ステップＳ１２）。又、ステップＳ６でＮの場合はＢｌａｎｋの元の値に１を加算し、（ステップＳ８）動作を終了する（ステップＳ１２）。

又、ステップＳ５でＹであった場合、Ｂｌａｎｋの値が１であるかどうかを判断し（ステップＳ９）、ステップＳ９でＹの場合は変数制御手段はＢｌａｎｋ＝１として（ステップＳ１０）動作を終了する（ステップＳ１２）。又、ステップＳ６でＮの場合はＢｌａｎｋの元の値に−１を加算し、（ステップＳ１１）動作を終了する（ステップＳ１２）。

この動作を簡単にまとめると、最大濃度部に対する中間調濃度部のトリボが高い場合は現像バイアス交流成分のブランク部を伸ばし、逆の場合はブランク部を縮める動作となる。この動作によって現像バイアス交流成分を、中間調部のトリボが高くなるような矩形バイアスのような特性と、中間調部のトリボが低くなるような直流バイアスのような特性の間で調整することが可能となる。

以上のような構成を採ることで、画像形成装置の実際の使用条件に合わせて最適な現像バイアス条件を設定することで、選択現像による現像器内のトナー粒径分布の変動抑制効果を高め、より安定した品質の出力画像を得られるような画像形成装置を提供するという、本発明の第２の目的が達成される。

本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の任意の画像形成装置に対して適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を説明する図である。 本発明の実施の形態１の現像バイアス波形を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の潜像電位とトナー表層電位を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の光学センサの特性を説明する図である。 トリボ測定に用いるファラデーゲージを説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の定数Ｃ／Ｓを求めるための図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を説明する図である。 従来の画像形成装置を説明する図である。

符号の説明

１ 現像器
２ 現像容器
３ 現像スリーブ
２１ １次帯電器
２２ レーザー
２３ 転写帯電器
２５ 定着器
２６ クリーナー
２７ 転写紙
２８ 感光ドラム
３１ 電位センサ
３２ 光学センサ
３３ ポスト帯電器
３４ 帯電ワイヤ

Claims (2)

1. 静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像に応じてトナーを付着させてトナー像を形成するための現像手段とを備え、前記潜像担持体表面又は前記潜像担持体表面に形成されたトナー像の表面電位を測定するための電位測定手段と、前記潜像担持体表面に形成されたトナー像の単位面積当たりのトナー付着量を測定するためのトナー付着量測定手段とを備えた画像形成装置において、
   前記電位測定手段によって測定された前記潜像担持体の表面電位測定結果と、前記トナー像の表面電位測定結果とから、前記トナー像の単位面積当たりの電荷量を算出する手段と、前記トナー像の単位面積当たりの電荷量及び前記トナー像の単位面積当たりのトナー付着量から、前記トナー像として付着しているトナーの単位重量当たりの電荷量を算出するトナー電荷量算出手段を備え、前記トナー電荷量算出手段の結果に基づいて画像形成条件及び／又は画像形成装置の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像手段に直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加するための、現像バイアス印加手段を備え、第１のトナー像形成条件によって形成された第１の基準トナー像から算出されたトナーの単位重量当たりの電荷量の結果と、第１のトナー像形成条件とは異なる第２のトナー像形成条件によって形成された第２の基準トナー像から算出されたトナーの単位重量当たりの電荷量の結果とに基づいて画像形成条件及び／又は画像形成装置の動作を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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