JP2000284593A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境の変動による影響や、経時による感光体
特性の変化に左右されず、特に中間階調の画像濃度が安
定して得られる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 現像剤担持体１０に対向して電極１２を
配置すると共に、感光体ドラム１上に露光電位検知用の
画像パターンを形成して感光体ドラム１表面の露光電位
を検知し、この検知結果に基づいて電極１２に電圧を印
加し、これにより現像剤担持体１０に印加する電圧を変
化させ、現像領域に搬送されるトナー量を調整する。ま
た、画像パターンの電圧を、面積率２０％乃至８０％で
露光した部分の電位とし、さらに現像バイアスに対し、
電極１２に印加する電圧の極性及び大きさを相対的に変
化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体の表面に静
電潜像を形成し、トナーとキャリアとから成る二成分現
像剤を用いて可視画像を形成する画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、感光体上に静電潜像を形成し、
この潜像をトナーとキャリアとから成る二成分現像剤に
よって現像し、画像を形成する画像形成装置では、粉末
トナーとキャリア粒子とが静電的付着力により引き合
い、一体となった二成分現像剤を混合・攪拌し、静電潜
像が形成されている感光体の表面に接触あるいは近接さ
せることにより、トナーが静電気力により感光体側へ引
きつけられ、これにより静電潜像が可視化される。

【０００３】このような二成分現像剤による現像方法で
は、トナー粒子のみが現像によって消費されるため、ト
ナーの補給が必要となるが、トナー補給後は一時的にト
ナー濃度が過度に上昇し、非画像部に付着するカブリや
攪拌不良によるトナー帯電量の低下が起こる。そして、
画像形成装置周囲の温度や湿度等の環境が変化すると、
現像剤の特性が変化する。特に、高温多湿の環境におい
ては、トナーの流動性が低下し、トナー電荷の分布にも
ばらつきが生じるようになり、結局トナーのカブリを招
くことになる。

【０００４】また、このような画像形成装置では、画像
形成時の温度、湿度等の環境の変化、あるいは感光体表
面の膜の摩耗等、複写枚数の増加に伴う経時変化によ
り、感光体表面の特性が変化し、表面の電位にばらつき
が生じる。特に、階調の中間部の濃度に対応する静電潜
像の電位は変動が大きく、このため、現像ポテンシャル
が安定せず、同一の原稿を複写しても画像濃度の異なる
画像が形成されるという不具合が生じる。

【０００５】図６は、現像ポテンシャルΔＶ（感光体上
の露光時表面電位と現像バイアス電圧ＶＢとの差）と感
光体上の単位面積当たりの現像トナー量Ｍ／Ａ（ｍｇ／
ｃｍ ^２ ）との関係（以下現像γと記す）を表したもの
である。但し、露光時表面電位は、書き込むパターンの
面積率（密度）を変化させることにより変動する。これ
は、現像能力の基本特性を表したものであり、露光時電
位から現像トナー量が求められる。しかしながら、環境
の変動、あるいは画像形成枚数の増加に伴って感光体の
表面の性状が変化し、露光後電位にばらつきが生じ、こ
のため現像γ特性は、図６において左右にシフトするこ
とになる（点線で示す）。特に、階調の中間部の濃度に
おいては、現像ポテンシャルに対するＭ／Ａの変動（現
像γの傾き）が大きいため、露光後の電位にばらつきが
生じ、画像濃度が大きく変動する。そこで、均一な濃度
の画像を形成する手段が、特開平５−２０４２１９号公
報及び特開平８−２０２１３９号公報に開示されてい
る。

【０００６】特開平２０４２１９号公報に示される方法
は、感光体ドラムに印加される電荷の量、すなわち表面
電位ＳＰと現像装置に印加される現像バイアス電圧ＶＢ
Ｄとをそれぞれ独立に変化させる。表面電位ＳＰ及びバ
イアス電圧ＶＢＤの大きさが変化することで、同様に変
化するコントラスト電位ＶＣ及び背景電位ＶＢＧの変動
をより正確に推測するために、トナー付着量センサを介
して感光体ドラムに供給されるトナー付着量を測定す
る。そして、これらの推測結果に応じて、主帯電装置か
らの出力と個々の現像装置に印加する現像バイアス電圧
ＶＢＤを主制御装置を介して最適に制御するものであ
る。

【０００７】また、特開平８−２０２１３９号公報に開
示される方法は、現像剤循環搬送路中に現像剤攪拌手段
に加えて補助電極を配設し、トナー濃度判別手段によっ
てトナー濃度が許容トナー濃度の下限値未満であると判
定した時点で、トナー補給制御手段によってトナー補給
動作を実行させ、現像剤攪拌制御手段によって現像剤担
持体を停止させると共に、現像剤攪拌手段による現像剤
の攪拌動作及び前記補助電極への交流バイアス印加動作
を実行させる。そして、必要に応じてトナーカブリ検知
手段によるトナーカブリの有無を検知し、現像コントラ
スト電位を制御したり、現像剤攪拌制御手段による制御
動作を再実行させることを特徴とする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置を用いる画像形成装置においては、次の
ような問題点がある。特開平５−２０４２１９号公報に
示される方法では、感光体の表面電位とトナー付着量検
知手段とを用いて帯電電位と現像バイアスとを制御して
いるが、このような構成では、制御が大掛かりになり、
処理に時間がかかる。また、処理中に画像濃度が低下し
た際に現像バイアスを際設定することで現像能力を確保
しているが、特に階調の中間部の濃度においては、現像
ポテンシャル（現像バイアスと露光後感光体電位との
差）と画像濃度の傾きが大きく、現像バイアスの変化に
対し、現像能力が大きく変わる領域であり、このような
領域では濃度の制御が難しいため、階調濃度の再現性が
不良となる。

【０００９】また、特開平８−２０２１３９号公報に示
される方法では、補助電極に交流バイアスを印加するこ
とで補給トナーの攪拌性を高め、さらにトナー濃度検知
手段とトナー濃度判別手段とによって、現像装置内のト
ナー濃度の一定化を計っているが、補給トナーが充分に
攪拌されるまで画像出力が行えないという不具合があ
り、また、電極に印加するバイアスがトナー濃度の変動
に関わらず一定であるために、不良画像が出やすい等の
問題がある。

【００１０】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、環境の変動による影響
や、経時による感光体特性の変化によらず、安定した画
像濃度が得られる画像形成装置を提供することであり、
特に、中間階調の濃度が安定して再現される画像形成装
置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１に記載の発明は、一方向に回転可能に
支持される感光体と、該感光体の表面に光照射による静
電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体と対向す
る位置に回転可能に支持される現像剤担持体を備え、ト
ナーとキャリアとから成る二成分現像剤によって、前記
感光体上の静電潜像を現像する現像装置とから主として
構成され、 前記感光体と前記現像剤担持体とが対向す
る現像領域の上流側であって、前記感光体に近接対向す
る位置に、前記感光体の表面電位を検知する電位センサ
を有し、 前記現像剤担持体に近接対向する位置に、電
圧が印加される電極を有する画像形成装置において、
前記電位センサにより検出される前記感光体の表面電位
は、前記感光体上の前記現像領域外で、画像形成前に形
成される検知パターンであり、 前記電極は、前記現像
領域の上流側に配設され、該電極に印加する電圧の大き
さは、前記感光体の表面電位に応じて変化される画像形
成装置を提供する。

【００１２】このような画像形成装置では、感光体の露
光後電位を検知し、この検知結果に基づいて電極に印加
する電圧を変化させることで現像γの傾き、すなわち現
像ポテンシャルに対する感光体単位面積当たりの現像ト
ナー量の変動に応じた安定した現像トナー量が得られる
ように制御することが可能であり、これにより、温度や
湿度等の環境の変動、あるいは画像形成枚数の増加に伴
う感光体表面の性状の変化に左右されず、常に安定した
濃度の画像を形成することができる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、前記感光
体の表面電位は、該感光体の表面を画素面積率が２０％
から８０％までの範囲内となるように露光した部分の電
位である請求項１に記載の画像形成装置を提供する。

【００１４】このように、画像形成領域の直前に形成す
る表面電位検知用のテストパターンを、露光手段によっ
て書き込みの画素面積率が上記の範囲内となるように露
光することにより、画像濃度を正確に制御することが可
能となる。なお、この画素面積率の範囲を逸脱すると、
感光体の表面電位の変化に対し、現像に供されるトナー
の付着量が小さくなるため、画像濃度に対する制御の精
度が低下する。

【００１５】さらに、請求項３に記載の発明は、前記感
光体の表面電位をＶｍ、予め設定されたしきい電位をＶ
ｒｅｆ、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスの直
流成分をＶＢ、前記電極に印加する電圧の直流成分をＶ
ｘとするとき、 前記感光体の表面電位Ｖｍと前記しき
い電位Ｖｒｅｆとの差ΔＶｍに応じて、以下の関係式 Ｖｍ≠Ｖｒｅｆのとき、ΔＶｍ×（Ｖｘ−ＶＢ）＜０ Ｖｍ＝Ｖｒｅｆのとき、Ｖｘ＝ＶＢ を満たすように、前記電極に印加する電圧の直流成分Ｖ
ｘを設定する請求項１又は請求項２に記載の画像形成装
置を提供する。

【００１６】このような構成を有する画像形成装置にお
いて、電極と現像剤担持体との間でＶｘ＞ＶＢの場合
は、電界によりトナーを電極側へ移動させる力が働くた
め、トナーは磁気ブラシの先端部（電極側）に偏在す
る。これに対し、Ｖｘ＜ＶＢの場合は、電界によりトナ
ーを現像剤担持体側へ移動させる力が作用するため、ト
ナーは磁気ブラシの根元部（現像スリーブ表面側）に偏
在することになる。したがって、現像バイアスの電位に
対し、電極に印加する電圧の極性を相対的に変えること
により、磁気ブラシに担持されるトナーの磁気ブラシ中
における空間密度を電極側又は現像スリーブ側のいずれ
かに適宜偏らせることが可能であり、これにより現像能
力を制御し、安定した画像濃度を得ることができる。こ
のような構成では、特に現像能力を制御し、現像トナー
量を適正に補正することにより、階調の中間部に対し、
画像濃度の安定化を図ることが可能となる。

【００１７】さらにまた、請求項４に記載の発明は、前
記現像剤担持体に印加する現像バイアスの直流成分ＶＢ
と前記電極に印加する直流成分Ｖｘとの差の絶対値｜Ｖ
Ｂ−Ｖｘ｜は、前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位
Ｖｒｅｆとの差の絶対値｜ΔＶｍ｜の増加に伴って増加
し、前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位Ｖｒｅｆと
の差の絶対値｜ΔＶｍ｜の減少に伴って減少する請求項
２又は請求項３に記載の画像形成装置を提供する。

【００１８】このような画像形成装置では、しきい値電
圧からの露光電位の差の絶対値｜ΔＶｍ｜に応じて、電
極に印加する電圧を変化させることで、環境の変化や経
時による感光体の性状変化が大きい場合でも、常に一定
の画像濃度を得ることができる。

【００１９】また、請求項５に記載の発明は、前記電極
に印加する電圧は、直流成分を重畳した交流バイアスで
あり、 前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位との差
の絶対値｜ΔＶｍ｜を変化させることにより、該交流バ
イアスの波形のピークツウピーク値Ｖｐｐを制御する請
求項１又は請求項２に記載の画像形成装置を提供する。

【００２０】このような画像形成装置では、電極に印加
する電圧として交流成分に直流成分を重畳した交流バイ
アスを用い、そのピークツウピーク値を変化させること
により、キャリアに付着したトナーの振動が促され、キ
ャリア表面でのトナーの付着状態が変化して磁気ブラシ
中のトナーの移動が促進される。したがって、このよう
な構成とすることにより、電極と現像スリーブとの間の
電界によるトナーの移動を促進し、より正確な制御が可
能となるため、常に一定の画像濃度を得ることができ
る。

【００２１】さらに、請求項６に記載の発明は、 前記
現像剤担持体に印加する現像バイアスの直流成分ＶＢと
前記電極に印加する直流成分Ｖｘとの差の絶対値｜ＶＢ
−Ｖｘ｜は、前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位Ｖ
ｒｅｆとの差の絶対値｜ΔＶｍ｜の増加に伴って増加
し、前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位との差の絶
対値｜ΔＶｍ｜の減少に伴って減少するように、前記交
流バイアスの波形のピークツウピーク値Ｖｐｐを変化さ
せる請求項５に記載の画像形成装置を提供する。

【００２２】このような構成では、しきい値電圧からの
露光電位の差の絶対値｜ΔＶｍ｜に応じて、電極に印加
する交流電圧のピークツウピーク値を変化させること
で、環境や経時の影響により感光体表面の性状が大きく
変化した場合でも、現像能力の正確な制御を通じて常に
一定の画像濃度を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 （第１の実施形態）請求項１又は請求項２に記載の画像
形成装置の一実施形態について説明する。図１は、本発
明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図であ
る。この画像形成装置では、潜像担持体であるＯＰＣ感
光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に
帯電する帯電装置２，一様に帯電処理された感光体ドラ
ム１の表面にレーザー等による露光を行い、潜像を形成
する露光手段３、感光体ドラム１の表面電位を検知する
電位センサ４、感光体ドラム１上に形成された潜像に静
電気力によりトナーを付着させ、トナー像を形成する現
像装置５、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記
録媒体Ｐ上に転写する転写装置６、トナー像転写後に感
光体ドラム１上の潜像電荷を光により除電する除電装置
７及びトナー像転写後に感光体ドラム１上に残留するト
ナーを除去するクリーナ８が順次配設されており、電位
センサ４は、制御部１３に接続されている。

【００２４】上記感光体ドラム１は、アルミニウム製の
ドラム基体の表面に下引層、電荷発生層及び電荷輸送層
が順次積層された構造を有し、矢印の方向に回転するよ
うに支持されている。上記露光手段３は、例えばレーザ
ビームを発生する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子
から発生されるレーザビームを画像データに応じてオン
／オフするレーザ駆動装置、画像階調データに応じてレ
ーザビームが照射される時間を変化させるための階調デ
ータバッファ回路、レーザから出力されるレーザビーム
の出力の変化を監視する光検出器、レーザビームを感光
体ドラム１が回転する方向と直交する方向に偏光させる
ためのポリゴンミラー等により構成される。

【００２５】上記現像装置５は、現像ハウジング９内に
収容され、感光体ドラム１と対向する位置に設けられた
現像ハウジング９の開口部の位置に現像剤担持体１０が
配設されている。現像剤担持体１０は、円柱状に形成さ
れ、内部に複数の磁石を有し、固定支持されたマグネッ
トローラ１０ａと、マグネットローラ１０ａの周面上に
設けられ、感光体１の回転方向と逆の方向に回転するよ
うに支持された非磁性現像スリーブ１０ｂとから成り、
現像スリーブ１０ｂには、現像バイアス電源１１から現
像バイアスが印加される。現像剤担持体１０周囲の、感
光体ドラム１との対向部（現像領域）の上流側には、電
極１２及び層規制部材１０が順次配設されている。上記
電極１２は、電極バイアス電源１４を介して波形発生装
置１５に接続されており、波形発生装置１５の出力が、
電極バイアス電源１４で増幅された後、電極バイアスが
電極１２に印加される。また、現像ハウジング９内の現
像領域の上流側には、２つの現像剤攪拌部材１７が現像
剤担持体１０の長手方向に平行に設けられており、図示
しない現像剤補給口から補給された現像剤を攪拌しなが
ら現像剤担持体１０側へ搬送する。

【００２６】次に、上記の画像形成装置の動作である画
像形成プロセスについて説明する。まず、感光体ドラム
１の表面が、帯電装置２によって均一に帯電された後、
露光手段３からの露光により、画像部に電荷を残した静
電潜像が形成される。このようにして感光体ドラム１上
に形成された静電潜像が感光体ドラム１の回転に伴って
現像剤担持体５と対向する現像領域に移動する。一方、
現像装置５内には、粒径７．５μｍの非磁性負帯電性ト
ナーと粒径５０μｍのキャリアとから成る現像剤が収容
されており、この現像剤は攪拌部材１７により攪拌され
ながら現像剤担持体１０側へ搬送され、現像バイアス電
源１１から現像バイアスが印加された現像スリーブ１０
ｂの表面に担持され、現像スリーブ１０ｂの回転と共に
層規制部材１３との対向位置に搬送され、この部位を通
過する時に一定の層厚の現像剤層が形成される。そし
て、さらに現像剤担持体１０が回転して電極１２との対
向位置に至ると、後述する表面電位の検知結果に基づい
て、電極１２に印加する電圧の調整が行われ、現像能力
の制御が実施される。その後、現像領域では、適正に補
正された現像トナー量によって感光体ドラム１上の静電
潜像の現像が行われる。

【００２７】ここで、上記の現像剤担持体１０の現像ス
リーブ１０ｂに印加される現像バイアスの特徴について
説明する。この現像バイアスの波形と各パラメーターの
特徴を図２に示す。この現像バイアスは、交流バイアス
に直流バイアスを重畳した交流バイアスである。図２
は、横軸に時間を、縦軸に電圧値を表したもので、上方
に表示されるほど、現像スリーブ１０ｂ上のトナーが感
光体ドラム１上に転移しやすい状態を示している。そし
て、トナーを感光体ドラム１上に転移させる力が最大と
なる時の電圧値をＶ_１ 、トナーが現像スリーブ１０ｂ
上に引きつけられる力が最大となる時の電圧値を
Ｖ_０ 、Ｖ_１ の持続時間をｔ_１ 、Ｖ_０ の持続時間
をｔ_２ とすると、各パラメーターは、次の関係式で表さ
れる。 ピークツウピーク電圧：Ｖｐｐ＝｜Ｖ_１ −Ｖ_０｜ 周波数：ｆ＝１／（ｔ_１＋ｔ_２） デューティー：ｔ_１／（ｔ_１＋ｔ_２）×１００（％） 積分平均値：Ｖａ＝Ｖ_０＋（Ｖ_１ −Ｖ_０）×ｔ_１／
（ｔ_１＋ｔ_２） 但し、積分平均値Ｖａは、交流バイアスの単位時間当た
りの平均電圧値であり、交流バイアスの直流成分を表
す。なお、本実施形態では、ピークツウピーク電圧Ｖｐ
ｐを２（ｋＶ）、周波数ｆを５（ｋＨｚ）、デューティ
ーを２０（％）、積分平均電圧Ｖａを−６００（Ｖ）の
ように設定した。

【００２８】次に、本実施形態の電極１２への電圧の印
加について詳述する。電極１２に印加する電圧として
は、感光体ドラム１の表面電位の検知結果に基づいて、
３種類の直流バイアスＶｘ（ａ）、Ｖｘ（ｂ）及びＶｘ
（ｃ）を切り替えて用いる。本実施形態では、これらの
直流バイアスをＶｘ（ａ）＝−７００（Ｖ）、Ｖｘ
（ｂ）＝−６００（Ｖ）及びＶｘ（ｃ）＝−５００
（Ｖ）とした。現像バイアスＶＢを−６００（Ｖ）と
し、それぞれの電圧値を用いた場合の現像γ特性を図７
に示す。図７から、電極に印加する電圧をＶｘ＞ＶＢと
することにより現像能力が増加し、Ｖｘ＜ＶＢとするこ
とで現像能力が減少することがわかる。したがって、感
光体の露光後電位を検知し、検知結果に基づいて電極に
印加する電圧を切り替えることで、現像γ特性の変動に
応じて常に安定した現像トナー量が得られるように制御
することが可能となる。

【００２９】感光体ドラム１の表面電位は、次のような
手順で検知される。感光体ドラム１上に形成された画像
領域の直前に一定面積のテストパターンを形成させる。
このテストパターンは、露光手段によって、書き込みの
画素面積率が２０％以上、８０％以下となるように露光
したものが好ましい。画素面積率がこの範囲を逸脱する
と、表面電位の変化に対する現像トナー付着量の変化が
小さくなり、このため、現像トナー量制御の精度が低下
する。本実施形態では、画素面積率５０％のパターンを
用いた。また、次の方法により、予めしきい電位を設定
しておく。気温２３℃、湿度６０％の標準環境下で、初
期状態の感光体上に上述した方法に従ってテストパター
ンを形成する。その電位を測定すると、−３５０（Ｖ）
であり、この電位をしきい電位Ｖｒｅｆとした。これに
対し、帯電時の上記テストパターン及び黒ベタ画像によ
る全面露光時の感光体表面電位は、それぞれ−９００
（Ｖ）及び−１２０（Ｖ）であった。

【００３０】上記の検知方法に従い、気温や湿度などの
環境の変化や経時による感光体ドラム１表面の性状変化
に対応して、テストパターン露光後の表面電位Ｖｍを測
定する。制御部では、この測定値Ｖｍのしきい電位Ｖｒ
ｅｆからの差ΔＶｍを計算し、この差ΔＶｍ＝Ｖｍ−Ｖ
ｒｅｆから、以下の関係式により、電極１２に印加する
電圧の制御を行い、これにより現像トナー量を適正に補
正する。但し、関係式中のＶＢおよびＶｘは、それぞれ
現像バイアスの直流成分及び電極に印加する電圧の直流
成分を表す。 Ｖｍ≠Ｖｒｅｆのとき、ΔＶｍ×（Ｖｘ−ＶＢ）＜０ Ｖｍ＝Ｖｒｅｆのとき、Ｖｘ＝ＶＢ 上式において、Ｖｍ＜Ｖｒｅｆ（ΔＶｍ＜０）のとき
は、潜像がしきい電位よりも浅く形成されているため、
電極には、現像能力を増大させるべくＶｘ＞ＶＢとなる
電圧の直流成分（Ｖｘ−ＶＢ＞０）を印加し、また、Ｖ
ｍ＞Ｖｒｅｆ（ΔＶｍ＞０）のときは、潜像がしきい電
位よりも深く形成されているため、電極には、現像能力
を減少させるべくＶｘ＜ＶＢとなる電圧の直流成分（Ｖ
ｘ−ＶＢ＜０）を印加する。このように、電極に印加す
る電圧の直流成分の、現像バイアスに対する相対的な極
性を、テストパターン露光後の感光体の表面電位Ｖｍと
しきい電位Ｖｒｅｆとの差ΔＶｍの極性に応じて切り替
えることによって、現像トナー量の適正化を図ることが
できる。

【００３１】上記のように判断された電圧の切り替え制
御について説明する。図３は、本実施形態で電極に印加
する電圧の切り替え制御を示すプロセス図である。この
制御方法では、まず、上述したテストパターンにより感
光体の表面電位の検知が行われ、この結果得られた電位
Ｖｍが制御部１６に送られる。制御部１６では、しきい
電位Ｖｒｅｆからの差ΔＶｍ＝Ｖｍ−Ｖｒｅｆが算出さ
れ、ΔＶｍの極性に応じて電極に印加する電圧Ｖｘが以
下のように決定される。 ΔＶｍ＞０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ａ） ΔＶｍ＝０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ｂ） ΔＶｍ＜０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ｃ） なお、本実施形態においては、表面電位計の測定精度を
考慮し、ΔＶｍ＝±５（Ｖ）をΔＶｍ＝０と規定して制
御を行った。また、本実施形態においては、電極に印加
する３種類の電圧値をＶｘ（ａ）＝−７００（Ｖ）、Ｖ
ｘ（ｂ）＝−６００（Ｖ）及びＶｘ（ｃ）＝−５００
（Ｖ）としたが、これらの電圧値は上記に限定されるも
のではなく、現像条件や現像剤の種類に応じて、現像能
力の制御が可能な範囲で適宜変更することができる。そ
して、いずれの場合でも、現像スリーブ上の磁気ブラシ
中のトナーは振動し、キャリアから離れやすくなる。し
たがってトナーは、現像スリーブと電極との間に形成さ
れた電界の直流成分の影響を受け、Ｖｘ（ａ）の場合は
現像スリーブ表面側へ、Ｖｘ（ｃ）の場合は電極側へそ
れぞれ移動していく。さらに、上記の電圧の制御は、一
定枚数の画像形成ごとに作成されたテストパターンによ
り実施されるものとし、本実施形態では、画像形成５枚
ごとに制御動作を実施した。上記のように電極に印加す
る電圧の直流成分を制御する本実施形態の画像形成装置
により、種々の条件で画像形成を行ったところ、環境の
変化や画像形成枚数の増加に伴う感光体表面の性状の変
化によらず、画像濃度の安定した画像形成が可能である
ことがわかった。

【００３２】（第２の実施形態）次に、本発明の別の実
施形態であり、請求項１、請求項２、請求項３又は請求
項４に記載の画像形成装置の一実施形態について説明す
る。この画像形成装置は、電極に印加する電圧の制御を
除いては、第１の実施形態と同様の構成を有し、同様の
画像形成動作を行う。この画像形成装置においては、電
極に印加する電圧の制御を次のように行う。図４は、本
実施形態で電極に印加する電圧の切り替え制御を示すプ
ロセス図である。この制御方法では、まず、第１の実施
形態に示したテストパターンにより、感光体の表面電位
の検知が行われ、この結果得られた電位Ｖｍが制御部に
送られる。制御部では、しきい電位Ｖｒｅｆからの差Δ
Ｖｍ＝Ｖｍ−Ｖｒｅｆが計算され、ΔＶｍの極性及び大
きさ｜ΔＶｍ｜に応じて、電極に印加する電圧Ｖｘが以
下のように決定される。ΔＶｍ＞０のとき、Ｔａｂｌｅ
Ａから｜ΔＶｍ｜に応じたＶｘを選択する。但し、０＜
ΔＶ_１＜ΔＶ_２、Ｖｘ（ａ_１ ）＞Ｖｘ（ａ_２ ）＞Ｖ
ｘ（ａ_３ ）とする。ＴａｂｌｅＡ ΔＶｍ＝０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ｂ） ΔＶｍ＜０のとき、ＴａｂｌｅＣから｜ΔＶｍ｜に応じ
たＶｘを選択する。但し、０＜ΔＶ_１＜ΔＶ_２、Ｖｘ
（ｃ_１ ）＜Ｖｘ（ｃ_２ ）＜Ｖｘ（ｃ_３ ）とする。 ＴａｂｌｅＣ 本実施形態では、ΔＶ＝５０（Ｖ）、ΔＶ_２＝１００
（Ｖ）、Ｖｘ（ａ_１ ）＝−７００（Ｖ）、Ｖｘ（ａ
_２ ）＝−８００（Ｖ）、Ｖｘ（ａ_３ ）＝−９００
（Ｖ）、Ｖｘ（ｂ）＝−６００（Ｖ）、Ｖｘ（ｃ_１ ）
＝−５００（Ｖ）、Ｖｘ（ｃ_２ ）＝−４００（Ｖ）、
Ｖｘ（ｃ_３ ）＝−３００（Ｖ）とした。なお、以上の
電圧値は上記に限定されるものではなく、現像条件や現
像剤の種類に応じて任意に設定することができる。ま
た、ＶｘとＭ／Ａとの関係式を求め、これによりＶｘを
連続的に制御することも可能である。

【００３３】（第３の実施形態）本発明のさらに別の実
施形態であり、請求項１、請求項２、請求項３、請求項
５又は請求項６に記載の画像形成装置の一実施形態につ
いて説明する。この画像形成装置において、現像剤担持
体には現像バイアスとして直流バイアスを印加し、電極
には交流電圧に直流電圧を重畳したバイアスを印加し
た。また、電極に印加する電圧は、しきい電位Ｖｒｅｆ
からのテストパターン露光後の表面電位Ｖｍの差ΔＶｍ
に応じて、交流電圧のピークツウピーク値と直流電圧値
とを変化させて用いた。この画像形成装置の上記の点を
除く構成は、第１の実施形態と同様とする。以下、本実
施形態において電極に印加する電圧の制御について説明
する。図５は、本実施形態で行う、電極に印加する電圧
の切り替え制御を示すプロセス図である。

【００３４】この制御方法では、まず第１の実施形態に
示したテストパターンにより、感光体の表面電位の検知
が行われ、この結果得られた表面電位Ｖｍの値が制御部
に送られる。制御部では、しきい電位Ｖｒｅｆからの差
ΔＶｍ＝Ｖｍ−Ｖｒｅｆが計算され、ΔＶｍの極性及び
大きさ｜ΔＶｍ｜に応じて電極に印加する直流電圧値Ｖ
ｘとピークツウピーク値Ｖｐｐが以下のように決定され
る。 ΔＶｍ＞０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ａ）； ＴａｂｌｅＰ
から｜ΔＶｍ｜に応じたＶｐｐを選択する。 ΔＶｍ＝０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ｂ）； Ｖｐｐ＝Ｖｐ
ｐ（０） ΔＶｍ＜０のとき、Ｖｘ＝Ｖｘ（ｃ）； ＴａｂｌｅＰ
から｜ΔＶｍ｜に応じたＶｐｐを選択する。 ＴａｂｌｅＰ 但し、０＜ΔＶ_１＜ΔＶ_２、０≦Ｖｐｐ（_０）＜Ｖｐｐ
（_１）＜Ｖｐｐ（_２）＜Ｖｐｐ（_３）とする。また、本
実施形態では、ΔＶ_１＝５０（Ｖ）、ΔＶ_２＝１００
（Ｖ）、Ｖｘ（ａ）＝−７００（Ｖ）、Ｖｘ（ｂ）＝−
６００（Ｖ）、Ｖｘ（ｃ）＝−５００（Ｖ）、Ｖｐｐ（
_０）＝０．５（ｋＶ）、Ｖｐｐ（_１）＝１（ｋＶ）、Ｖ
ｐｐ（_２）＝１．５（ｋＶ）、Ｖｐｐ（_３）＝２（ｋ
Ｖ）とした。なお、以上の電圧値は、上記に限定される
ものではなく、現像条件や現像剤の種類に応じて任意に
設定することができる。また、ＶｐｐとＭ／Ａとの関係
式を求め、これによりＶｘを連続的に制御することも可
能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の画像形
成装置によれば、現像剤担持体に対向して電極を配置す
ると共に、感光体上に露光電位検知用の画像パターンを
形成して感光体表面の露光電位を検知し、この検知結果
に基づいて電極に電圧を印加し、現像剤担持体に印加す
る電圧を変化させることにより、現像領域に搬送するト
ナー量を調整し、温度や湿度等の環境の変化や経時によ
る感光体表面の性状の変化に左右されず、安定した画像
濃度を得ることができる。また、上記の画像パターンの
電圧を、面積率２０％乃至８０％で露光した部分の電位
とすることにより、画像濃度制御の精度を向上させ、特
に階調中間部の濃度を安定させ、常に一定の画像濃度を
得ることができる。さらに、現像バイアスの電位に対
し、電極に印加する電圧の極性を相対的に変えることに
より、磁気ブラシに担持されるトナーの磁気ブラシ中に
おける空間密度を電極側又は現像スリーブ側のいずれか
に適宜偏らせることが可能となり、これにより現像能力
を制御し、安定した画像濃度を得る。特に、現像能力を
制御し、現像トナー量を適正に補正することにより、階
調の中間部に対し画像濃度の安定化を図ることが可能と
なる。さらにまた、しきい電位からの露光電位の差の絶
対値｜ΔＶｍ｜に応じて、電極に印加する電圧を変化さ
せることで、環境の変化や経時による感光体の性状変化
が大きい場合でも、常に一定の画像濃度を得ることがで
きる。また、電極に印加する電圧として交流成分に直流
成分を重畳した交流バイアスを用い、そのピークツウピ
ーク値を変化させることにより、キャリア表面でのトナ
ーの付着状態を変化させ、磁気ブラシ中のトナーの移動
を促進してより正確な制御を可能とし、常に一定の画像
濃度を得ることができる。さらに、しきい電位からの露
光電位の差の絶対値｜ΔＶｍ｜に応じて、電極に印加す
る交流電圧のピークツウピーク値を変化させることで、
環境や経時の影響により、感光体表面の性状が大きく変
化した場合でも、現像能力の正確な制御を通じて常に一
定の画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】請求項１または請求項２に記載の画像形成装置
の一実施形態において、現像剤担持体の現像スリーブに
印加される現像バイアスの波形と各パラメーターを示す
図である。

【図３】請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の
一実施形態において、電極に印加される電圧の切り替え
制御を示すプロセス図である。

【図４】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に
記載の画像形成装置の一実施形態において、電極に印加
される電圧の切り替え制御を示すプロセス図である。

【図５】請求項１、請求項２、請求項３、請求項５又は
請求項６に記載の画像形成装置の一実施形態において、
電極に印加される電圧の切り替え制御を示すプロセス図
である。

【図６】現像ポテンシャルΔＶと感光体上の単位面積当
たりの現像トナー量Ｍ／Ａとの関係を示す図である。

【図７】請求項１または請求項２に記載の画像形成装置
の一実施形態において、電極に印加するバイアスとして
３種類の直流バイアスを用いた場合の、現像ポテンシャ
ルΔＶと感光体上の単位面積当たりの現像トナー量Ｍ／
Ａとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電装置 ３ 露光手段 ４ 電位センサ ５ 現像装置 ６ 転写装置 ７ 除電装置 ８ クリーナ ９ 現像ハウジング １０ 現像剤担持体 １０ａ マグネットローラ １０ｂ 現像スリーブ １１ 現像バイアス電源 １２ 電極 １３ 層規制部材 １４ 電極バイアス電源 １５ 波形発生装置 １６ 制御部 １７ 現像剤攪拌部材 １８ 定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄司 尚史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 修 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA04 DE05 EA02 EA04 EC04 ED09 EF02 EF06 2H073 BA02 BA04 BA13 BA15 BA23 BA45 CA03 2H077 AD06 AD13 AD36 DB01 DB08 EA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に回転可能に支持される感光体
   と、該感光体の表面に光照射による静電潜像を形成する
   潜像形成手段と、前記感光体と対向する位置に回転可能
   に支持される現像剤担持体を備え、トナーとキャリアと
   から成る二成分現像剤によって、前記感光体上の静電潜
   像を現像する現像装置とから主として構成され、 前記感光体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域の
   上流側であって、前記感光体に近接対向する位置に、前
   記感光体の表面電位を検知する電位センサを有し、 前記現像剤担持体に近接対向する位置に、電圧が印加さ
   れる電極を有する画像形成装置において、 前記電位センサにより検出される感光体の表面電位は、
   前記感光体上の前記現像領域外で、画像形成前に形成さ
   れる検知パターンであり、 前記電極は、前記現像領域の上流側に配設され、該電極
   に印加する電圧の大きさは、前記感光体の表面電位に応
   じて変化されることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記感光体の表面電位は、該感光体の表
   面を画素面積率が２０％から８０％までの範囲内となる
   ように露光した部分の電位であることを特徴とする請求
   項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記感光体の表面電位をＶｍ、予め設定
   されたしきい電位をＶｒｅｆ、前記現像剤担持体に印加
   する現像バイアスの直流成分をＶＢ、前記電極に印加す
   る電圧の直流成分をＶｘとするとき、 前記感光体の表面電位Ｖｍと前記しきい電位Ｖｒｅｆと
   の差ΔＶｍに応じて、以下の関係式 Ｖｍ≠Ｖｒｅｆのとき、ΔＶｍ×（Ｖｘ−ＶＢ）＜０ Ｖｍ＝Ｖｒｅｆのとき、Ｖｘ＝ＶＢ を満たすように、前記電極に印加する電圧の直流成分Ｖ
   ｘを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記現像剤担持体に印加する現像バイア
   スの直流成分ＶＢと前記電極に印加する直流成分Ｖｘと
   の差の絶対値｜ＶＢ−Ｖｘ｜は、前記感光体の表面電位
   Ｖｍとしきい電位Ｖｒｅｆとの差の絶対値｜ΔＶｍ｜の
   増加に伴って増加し、前記感光体の表面電位Ｖｍとしき
   い電位Ｖｒｅｆとの差の絶対値｜ΔＶｍ｜の減少に伴っ
   て減少することを特徴とする請求項２又は請求項３に記
   載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記電極に印加する電圧は、直流成分を
   重畳した交流バイアスであり、 前記感光体の表面電位Ｖｍとしきい電位との差の絶対値
   ｜ΔＶｍ｜を変化させることにより、該交流バイアスの
   波形のピークツウピーク値Ｖｐｐを制御することを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤担持体に印加する現像バイア
   スの直流成分と前記電極に印加する直流成分との差の絶
   対値｜ＶＢ−Ｖｘ｜は、前記感光体の表面電位としきい
   電位との差の絶対値｜ΔＶｍ｜の増加に伴って増加し、
   前記感光体の表面電位としきい電位との差の絶対値｜Δ
   Ｖｍ｜の減少に伴って減少するように、前記交流バイア
   スの波形のピークツウピーク値Ｖｐｐを変化させること
   を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。