JP2007155811A

JP2007155811A - 電子写真画像形成装置

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Publication number: JP2007155811A
Application number: JP2005346782A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiyama; 雄二神山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP4937573B2

Abstract

【課題】用紙などの記録体の後半部（前半部より時間的に後で現像され部分）において画像濃度が低下することを防止する。
【解決手段】印字率検知部５１は、原稿の印字率を認識する。そのため、例えば、ＣＣＤなどを用いて得られるデジタル画像信号中の画像部の信号を有効印字面積で除算する。えられた印字率はＣＰＵ５３に入力され、ＣＰＵ５３は印字率に対応する周波数変化を周波数変化ルックアップテーブル５４から引き出す。さらに、ＣＰＵ５３には、画像形成回数カウンタ５２から、画像形成回数を入力し、印字率と画像形成回数に基づいて、周波数コントローラ５５を介して、磁気ロール１と現像ロール２に印加する交流電圧の周波数（磁気ロール１と現像ロール２では周波数は同一）を制御する。交流電圧周波数は、当該画像形成回数が所定回数を超えたときから、画像形成回数の増加とともに増加させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリそれらの複合機などの電子写真画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアを用いてトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ロール上に保持し、トナーを静電潜像に飛翔させることで静電潜像を現像する非接触現像方式に供されるべき電子写真画像形成装置に関する。

一般に非接触現像方法と呼ばれる現像方法は、磁性キャリアを用いてトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ロール上に保持し、トナーを静電潜像に飛翔させることで静電潜像を現像する方式である。その際、現像ロールの表面にトナーの均一な薄い層を形成し、現像ロールを静電潜像面に近接させ、この間隙に交流電圧を偏倚させて印加することにより、トナーを飛翔振動させながら、所定電位以下の静電潜像部にトナーを選択付着させる。しかし、現像特性は、交流電圧波形だけではなく、トナーの帯電量や粒径のばらつきにも依存するため、交流電圧波形を所定波形に設定して所定の画質の画像形成を行おうとすると、トナーの帯電量や粒径のばらつきを極端に狭い範囲に抑えなければならなかった。

そこで、特許文献１に開示された現像装置では、現像ロールに印加する交流電圧の周波数を時間的に変化させる。具体的には、３種類の周波数を周期的に加えることとし、静電潜像が、現像ロールと感光ドラムとの間の現像有効領域を通過する間に少なくとも１回、もしくはより多くの回数繰り返し加える。これにより、現像ムラがなくなり、階調性と緻密性に優れた画像が出力される。

特公平５−６８６９４号公報（第５図、第７欄第３０行から第４２行）

ところで、所謂ハイブリッド現像方式は、非接触現像方式（１成分ジャンピング現像方式）を取り入れた現像方式であり、直流交流重畳電圧を印加された磁気ロール上にトナー及びキャリアからなる磁気ブラシを形成し、磁気ブラシ中のトナーのみを、別の直流交流重畳電圧が印加された現像ロールに転移させ、現像ロール上のトナー薄層により静電潜像をトナー像として現像する。

しかし、ハイブリッド現像方式では、画像形成装置の小型化に伴って現像ロールや磁気ロールを小径化した場合には、高印字率の静電潜像を現像する際に、コピー用紙などの記録体の一枚の中で、現像ロールが複数回転して現像が実行されるため、現像時間が後半になるに従い、画像濃度が低下する問題が生じる場合がある。これは、特に、用紙面積に対して７０％以上の印字率を有した画像データを印刷する際に発生し易い。また、このような画像後半部での濃度低下は、同じ大きさの用紙に画像を形成する場合でも、現像ロールの回転数がより多くなる、搬送方向に用紙の長さが大きい縦給紙に生じ易く、特にＡ４紙縦方向か、リーガル紙縦方向、或いはこれ以上の用紙長さサイズで発生し易い。

高印字率の画像が連続する場合は、イメージ間での薄層形成の処理等で間隔をあける等の方法を用いることで、用紙の前半部分は常に画像濃度を一定にさせることは可能である。

しかし、後半部分は現像ロール上のトナー層が減少しやすく、現像条件を可変させてもトナー層の厚さによる現像依存性が大きくなるため画像濃度を安定させることは難しい。

そこで、本発明の課題は、用紙などの記録体の後半部（前半部より時間的に後で現像される部分）において画像濃度が低下することを防止することである。

一般に、ハイブリッド方式の現像ロールのトナー薄層は、トナーとキャリアを有した磁気ブラシを介して磁気ブラシを保持している磁気ローラと現像ローラの電位差により形成される。このトナー薄層は、印刷中において常に一定な状態であることが要求される。これにより、画像の均一性が維持される。トナー薄層形成時には、直流交流重畳電圧を磁気ロールへ印加することで、瞬時にトナーを現像ロールへ転移させることが可能であり、直流交流重畳電圧の直流成分は、薄層の厚さを決定する。また、磁気ロールと現像ロールの直流電圧の電位差は、現像ロールのトナー薄層表面の電位となり、この電位と感光体との潜像部との電位差により現像が実行されるため、この電位差は、画像濃度を決定するパラメータとなる。
本発明では、こうしたハイブリッド現像方式において、感光体潜像部と現像ローラの電位差並びに磁気ロールと現像ロールとの電位差を一定に維持し、トナー薄層の厚さが一定になるように制御すると共に、１枚の用紙に対する画像形成に際して現像ローラの回転に伴って現像ローラ上のトナー薄層が減少してくる後半部分（前半部より時間的に後で現像され部分）のトナー層を、本来の電位差により決定されるトナー層に維持するために磁気ロール及び現像ロールに印加する交流電圧周波数（両周波数は同一）を、画像形成における現像ロール周期回数（１枚の用紙に画像を形成する際の現像ロールの回転周期回数）に応じて変化させたものである。
ここに、トナー薄層の形成は、磁気ロール印加交流電圧周波数により促進し、周波数を通常時より高めるとトナー薄層形成が安定する効果がある。これは、磁気ブラシの振動を高める効果があり、トナーとキャリアがほぐれやすくなり、トナーをキャリアから引き剥がす作用があるからである。また、必要以上に磁気ロール印加交流電圧の周波数を高めると、逆にトナーが振動できなくなり、トナーとキャリアの引き剥がし作用が弱まり、トナー薄層形成が不安定になる。本発明ではこの現象を利用して、用紙後半での画像濃度低下を防止する。なお、この画像濃度低下は、画像の印字率に依存する傾向があるため、印字率検出手段も設けることが望ましい。

このような作用に基づいて、上述した課題を解決するための第１の手段は、直流交流重畳電圧を印加された磁気ロール上にトナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシを形成し、磁気ブラシ中のトナーのみを、別の直流交流重畳電圧が印加された現像ロールに移転させ、現像ロール上のトナー薄層により静電潜像をトナー像として現像するハイブリッド現像器を有し、トナー像を記録体に転写し定着して画像形成を行う電子写真画像形成装置において、現像ロールに印加する当該交流電圧周波数は、磁気ロールに印加する交流電圧周波数に等しく、画像形成を行うとき、交流電圧周波数を、当該画像形成を行う現像ロール周期回数に応じて、変化させることである。

これにより、コピー用紙などの記録体の後半部に対応する現像ローラ上のトナー薄層の厚さを一定に制御し、後半部の画像濃度低下を防止することができる。

第２手段は、第１手段において、交流電圧周波数を、当該画像形成回数が所定回数を超えたときから、画像形成回数の増加とともに増加させることである。

これにより、多数回の画像形成が行われ、トナー薄層のトナーが消費されても、コピー用紙などの記録体の後半部に対応する現像ローラ上のトナー薄層の厚さを一定に制御し、後半部の画像濃度低下を防止することができる。

第３手段は、第１手段において、交流電圧周波数を、形成すべき当該画像の印字率の増加とともに増加させることである。

これにより、多数回の画像形成が行われ、トナー薄層のトナーが消費されても、印字率に応じて、コピー用紙などの記録体の後半部に対応する現像ローラ上のトナー薄層の厚さを一定に制御し、後半部の画像濃度低下を防止することができる。

第４手段は、第３手段において、印字率を検出する印字率検出部を備えることである。

これにより、印字率に応じたトナー薄層制御を自動的に行うことができる。

本発明によれば、用紙などの記録体の後半部（前半部より時間的に後で現像され部分）において画像濃度が低下することを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等について特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。

［本実施形態の構成］

図１には、電子写真画像形成装置の一例として、ハイブリッド現像器を有するカラー複写機（タンデム機）の一例の正面図を示す。なお、本発明は、単色の画像形成装置にも当然利用できる。タンデム機の本体１の中には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（順不同）各色ごとに、画像形成ユニット（感光体３０の周りに帯電器７０、露光ユニット２０、現像器４０、転写手段９０、クリーニング装置８０を有する。また、用紙を搬送する転写ベルト５０、定着装置１２０を有する。

図示しない記録体（用紙など）は、図中右から転写ベルト５０上に供給され、用紙は感光体３０に接触し転写手段９により感光体上のトナー像が用紙上に転写される。各色のトナー像が転写された後、定着器１２０によってトナー像が用紙に定着され、その用紙は本体１１外にコピーとして排出される。タンデム型プリンタではこれらをコンパクトに設計することが重要である。

図２は、ハイブリッド現像器の概念図である。３は静電潜像担持体（感光体）、２は現像ロール、１は磁気ロール、５はトナー、４は磁性キャリアであり、感光体３と現像ロール２との間にはバイアスが印加される。電源７ａ、７ｂは現像ロール２に印加される直流バイアス電圧Ｖｄｃ２と交流電圧をそれぞれ出力する。電源８ａ、８ｂは磁気ロール１に印加される直流バイアス電圧Ｖｄｃ１、交流電圧をそれぞれ出力する。６は現像ロール２上のトナー薄層、１０は磁気ブラシ、９は磁気ブラシの厚さを制御する規制ブレードである。

静電潜像担時体３を露光する露光光の光源（図示しない）には、半導体レーザーもしくはＬＥＤなども用いることができる。露光光の波長は、正帯電有機感光材（正ＯＰＣ）に対しては７７０ｎｍ付近の波長が有効であり、ａ−Ｓｉ感光体では６８５ｎｍ付近の波長が有効である。以下、正のＯＰＣ用いた場合の例を示す。図示しない帯電器によって静電潜像担持体である正ＯＰＣ３を４００Ｖに帯電する。その後、７７０ｎｍの波長のＬＥＤによって露光を行うと露光後電位は７０Ｖとなる。正ＯＰＣ感光体は現像ロール２に対し、約２５０μｍの空間をもって配置される。この空間にはワイヤー電極等は用いない。感光体３に感光材料として、正ＯＰＣを用いた場合、オゾンなどの発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期にわたって使用し膜厚が変化した場合においても、感光特性に変化が少なく画質も安定するため、長寿命のシステムには最適である。この他にａ−Ｓｉ感光体を用いることも同様に可能である。長寿命のシステムを用いる場合、正ＯＰＣの膜厚を２０μｍから４０μｍ程度に設定する。２０μｍ以下の場合、膜が減少し１０μｍに達すると絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、４０μｍ以上に膜厚が厚いと感度が低下し画質低下の要因となる。

次に、ハイブリッド現像器の動作について説明する。まず、磁気ロール１の表面に保持されたトナー５と磁性キャリア４からなる現像剤を保持させ、攪拌しながら、トナー５を適正なレベルに帯電させる。現像剤は規制ブレード９を通過し一定の層厚で現像ロール２に接触する。規制ブレード９と磁気ロール２とのギャップは例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、磁気ロール１と現像ロール２間のギャップは例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍで、好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度である。現像ロール２上のトナーの薄層６は、例えば２０μｍ〜１００μｍ、好ましくは３０μｍ〜７０μｍの厚さに設定される。この厚さはトナー５の平均粒径を７μｍとした場合にトナー５の５層から１０層程度に相当する値である。現像ロール２と静電潜像担持体３との間のギャップは例えば１５０μｍ〜４００μｍ、好ましくは２００μｍ〜３００μｍである。１５０μｍより狭いとカブリの要因になり、４００μｍより広いとトナー５を感光体３に飛翔させることが困難になり、十分な画像濃度得ることが出来ない。また、選択現像を発生させる要因にもなる。ここで選択現像というのは、現像性の高いトナー（比較的粒子径が大きく帯電量が低いトナー）が選択的に静電潜像担持体３に現像されやすく、連続印刷を行うと帯電量の高いトナー（比較的粒子径が小さいトナー）が現像ロール２上に堆積して残るという現象であり、この帯電量の大きな比較的粒子径の小さいトナーが現像ロール２上に堆積してくると、これらのトナーは現像されないため、現像を行っても充分な画像濃度が得られず好ましくない現象である。
そして、電源７ｂ、８ｂにて交流電圧を導電性の現像ロール２及び磁気ロール１に印加することにより、感光体３への現像が正確に出来、磁気ロール１への現像残トナーの回収が容易となる。現像ロール２の表面は導電性のアルミニウムからなる回転体（導電性スリーブ）である。導電性スリーブの材質としては均一な導電体であれば良く、ＳＵＳ、導電樹脂被覆、などが適用できる。電源７ａ、７ｂからの直流電圧、交流電圧は現像ロール２のシャフトを介して導電性スリーブに伝達される。直流電源７ａの出力は、１００Ｖ、交流電源７ｂが出力する交流電圧の周波数は２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ２７％であり、Ｖｐｐが１．６ｋＶである。また、磁気ロール回転体は電源８ａ，８ｂからの直流電圧、交流電圧を磁気ロール１のシャフトに受けて磁気ロール回転体に伝達する。電源８ａの出力は３５０〜５００ｖ（キャリブレーションにより可変）、電源８ｂはＶｐｐが３００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ７３％である。交流成分の波形は矩形波が好ましい。これらの重畳されたバイアスを現像ロール及び磁気ロールに印加することで、静電潜像担持体３の静電潜像に対し良好な現像性とともに、磁気ロール１に対してのトナー薄層６の回収性が高まり、連続印字の安定性が改善される。連続印字での画像濃度を安定させるためには、印刷データによって定期的に現像ロール２からトナーを剥ぎ取り、現像ロール２をリフレッシュする必要がある。現像終了時毎に現像ロール２からトナーを剥ぎ取ればトナー薄層は常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー層を形成するのに時間を要し，十分な印刷速度を達成できない。用紙間隔を大きくせず、静電潜像担持体３上の潜像に十分なトナーを供給するためには静電潜像担持体３に対し、現像ロール２の周速を１．５倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ロール１を現像ロール２に対し１〜２倍の速度に設定するとトナーの入れ替えが促進される。この時、磁気ロールの回転方向が現像ロールに対し逆方向である方が好ましい。現像ロール２上のトナー薄層６を入れ替えるには、現像終了時に交流を印加された状態で、直流電圧を変化させて現像スリーブのトナー薄層６を磁気ブラシ１０に回収する。

トナー薄層６の飽和トナー量は、磁気ロール１に印加される電源８ａのＶｄｃ１と現像ロールに印加される電源７ａのＶｄｃ２の差によって決定される。Ｖｄｃ２を１５０Ｖ、Ｖｄｃ１の値を４００Ｖに設定すると、現像ロール２周目で約１．０ｍｇ／ｃｍ^２のトナー層が得られる。トナー層の調整は基本的には（Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１）の電位差によって得られるが、トナーの帯電量や磁気ロールの磁極の強さなどの要因も寄与する場合がある。

トナー層厚を制御するため、実際に得られる画像に基づいてＶｄｃ２を制御すると、目標とする濃度で、均一な、良好な画像を得ることができる。高濃度印刷を連続して行う場合には、（Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１）の値を少し大きめに設定すると磁気ロール１から現像ロール２へ移行するトナー量が増加するため有利である。トナー層が０．５ｍｇ／ｃｍ^２以下と薄すぎると高濃度画像が連続した場合の濃度の追随性が低下し、画像ムラが発生しやすくなる。また、トナー層が１．５ｍｇ／ｃｍ^２を超えて厚すぎると現像ゴーストが目立ち、トナー飛散が目立つ傾向がある。トナー層厚はトナーの帯電量によっても左右され、トナー帯電量が１０μＣ／ｇ以下、特に５μＣ／ｇ以下と低いとトナー層厚が厚くなり、飛散が増大する。また、現像ゴーストも顕著になる。一方、トナー帯電量が２０μＣ／ｇ以上になるとトナー層厚が薄くなり、帯電が上昇しトナーの現像性が低下する。

現像ロール２のトナー薄層６は、磁気ロール１に保持された磁気ブラシ１０によって回収され、新たな現像剤が規制ブレード９を通って現像ロール２に運ばれる。

トナー５は、前述したような選択現像性を回避するためには例えば５．０μｍから１０．０μｍの範囲に粒子径を調整し、この範囲より小さい微粉やこの範囲よりも大きな粗粉を除くように粒度分布を規定することが有効である。一般的にトナーの粒度分布はコールカウンターで測定され、粒度分布の広がりはその体積分布平均径と個数分布平均径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷において現像ロール２に比較的粒度の小さなトナーが堆積し現像性を低下させる。

２成分現像剤は磁気ロール１上にトナー５とキャリア４からなる磁気ブラシ１０を形成し、トナー５は攪拌によって帯電される。磁気ロール１上の磁気ブラシ１０は規制ブレード９によって層規制され、磁気ロール１と現像ロール２間の電位差によって現像ロール２にトナーのみの薄層６を形成する。

キャリア４としては、体積固有抵抗が１０^８Ωｃｍのフェライトにシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いてもよい。平均粒度が５０μｍを超えるとキャリアのストレスが増大すると共に、現像剤中のトナー濃度を上げられず現像ロール２へのトナー供給量が減少する。キャリアとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどを用いることができる。これらのキャリアをそのまま用いても良いが、適正な抵抗範囲で表面処理して用いることも可能である。トナーの混合割合は、キャリアおよびトナーの合計量に対しトナー５〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である。トナーの混合割合が５重量％未満であると、トナー帯電量が高くなって、十分な画像濃度が得られなくなり、２０重量％を超えると十分な帯電量が得られなくなるため、トナーが現像器から飛散し画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。

図３は、現像ロール２と磁気ロール１の紙間（イメージ間）でのバイアスを示している。静電潜像を現像した後、現像ロール２のＤＣ電圧Ｖｄｃ２をゼロとし、現像ロールが１回転する間にトナー薄層を引き剥がし、次に静電潜像の現像を開始するまでの間にトナー薄層を再形成する。現像ロール２のオフセット電圧（ＤＣ）は、磁気ロール１のオフセット電圧（ＤＣ）より高く、その電位差は５０〜２００ｖに設定することが好ましい。５０Ｖ以下では、剥ぎ取りが不十分である一方、２００Ｖ以上になると逆に剥ぎ取りが強まりすぎて、連続する印字時に次の薄層形成が困難となり、２枚目の画像が薄くなる等の問題が生じる。また、剥ぎ取り時はｄｕｔｙ比を５０％以上にすることで、磁気ロール表面へのトナー固着を防止する効果もあり、より効果的に現像ロール表面のトナーの付着性を低減させることが出来る。

図４は、画像形成時の現像ロール２に印加する交流電圧の周波数を制御する制御部のブロック図である。印字率検知部５１は、原稿の印字率を認識する。そのため、例えば、ＣＣＤなどを用いて得られるデジタル画像信号中の画像部の信号を有効印字面積で除算する。えられた印字率はＣＰＵ５３に入力され、ＣＰＵ５３は印字率に対応する周波数変化を後述する周波数変化ルックアップテーブル５４から引き出す。さらに、ＣＰＵ５３には、画像形成回数カウンタ５２から、画像形成回数を入力し、印字率と画像形成回数に基づいて、周波数コントローラ５５を介して、磁気ロール１と現像ロール２に印加する交流電圧の周波数（磁気ロール１と現像ロール２では周波数は同一）を制御する。

交流電圧周波数は、後述する周波数変化ルックアップテーブルに基づいて、画像形成回数が所定回数を超えたときから、画像形成回数の増加とともに増加させる。また、周波数変化ルックアップテーブルに基づいて、交流電圧周波数を、形成すべき当該画像の印字率の増加とともに増加させる。これにより、多数回の画像形成が行われ、トナー薄層のトナーが消費されても、印字率に応じて、コピー用紙などの記録体の後半部に対応する現像ローラ上のトナー薄層の厚さを一定に自動制御し、後半部の画像濃度低下を防止することができる。但し、本実施形態では、用紙全面にわたって印字率が一定であることを前提としている。

［比較例及び実施例］表１に、実験条件を示す。実験では、Ａ４縦方向長さ（約２９７ｍｍ）ベタ黒画像（印字率１００％）、ハーフトーン印字（印字率７５％、５０％、２５％）のベタ画像を印字した。使用した現像装置における現像ローラの直径がφ１６ｍｍ（ただし感光体の周速に対して現像ローラの周速を１.３倍に設定）であったので、周波数は、用紙の後半部分の５周目以降（Ａ４縦方向に対して約８周で現像が完了する）から可変することにした。
この周波数は、プリンタの制御系で、現像ロール上のトナー薄層が用紙の後半部に対応するよう、自動にタイミングを取って変化させるように設定した。比較例は、周波数を可変させない場合（比較例１）、及び、必要以上に周波数を上げた場合（比較例２）とした。以上の条件で、用紙一枚の画像濃度を現像ロール周期毎に（現像ロールの１回転ごとに）、画像の後半部の現像ロール２の周方向の５点で測定して平均を取った値を、印字率１００％、７５％、５０％、２５％について、それぞれ、表２から表５に示した。

［比較例１］比較例１では、特に用紙の後半部分で画像濃度（画像濃度の測定は分光光度計ＳＰＭ５０グレタグマクベス社製を使用）が低下していることが分かる。これは、トナー薄層の状態が前半より変化しているためである。特に、トナー量が低下していると考えられる。比較例２では、後半部分で０．３ＫＨｚだけアップさせているが用紙の最後端部での画像濃度の低下が見受けられた。
［比較例２］比較例２では、必要以上の周波数の設定にしたため、最後端部で現像性が著しく低下していることが分かる。

［実施例１］実施例１では、現像ロール回転回数が４回までは周波数２を３ＫＨｚとし、５回以降は３．３ＫＨｚとした。結果として、印字率１００％のとき、初期画像濃度１．３９に対して、現像ロールの８回転後１．２８となり、濃度が低下した。印字率７５％のとき、初期画像濃度０．９９に対して、現像ロールの８回転後は０．８２であり、濃度が低下した。印字率５０％のとき、初期画像濃度０．７０に対して、現像ロールの８回転後０．６５となり、濃度低下が低下した。

なお、印字率２５％のとき、初期画像濃度０．４４に対して、現像ロールの８回転以降０．４５となり、濃度が高くなる、なお、後述する実施例２、３、４では、印字率２５％も含め、印字率５０％、７５％、１００％の全ての場合において、印字濃度の低下が抑制された。

［実施例２］実施例２では、０．１ＫＨｚステップで周波数をアップさせた。結果として、印字率１００％のとき、初期画像濃度１．３９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）１．３２となり、濃度低下が抑制された。また、印字率７５％のとき、初期画像濃度０．９９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．８３となり、濃度低下が抑制された。
また、印字率５０％のとき、初期画像濃度０．７０に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．７０となり、濃度低下が抑制された。また、印字率２５％のとき、初期画像濃度０．４５に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．４５となり、濃度低下が抑制された

［実施例３］実施例３では、０．３ＫＨｚステップで周波数をアップさせた。結果として、印字率１００％のとき、初期画像濃度１．３９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）１．３４となり、濃度低下が抑制された。また、印字率７５％のとき、初期画像濃度０．９９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．８６となり、濃度低下が抑制された。また、印字率５０％のとき、初期画像濃度０．７０に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．７２となり、画像濃度が高くなった。また、印字率２５％のとき、初期画像濃度０．４５に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．４９となり、画像濃度が高くなった。

［実施例４］実施例４では、０．４ＫＨｚステップで周波数をアップさせた。結果として、印字率１００％のとき、初期画像濃度１．３９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）１．３６となり、濃度低下が抑制された。また、印字率７５％のとき、初期画像濃度０．９９に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．８７となり、濃度低下が抑制された。また、印字率５０％のとき、初期画像濃度０．７０に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．７４となり、画像濃度が高くなった。また、印字率２５％のとき、初期画像濃度０．４５に対して、現像ロールの８周期後（８回転後）０．５３となり、画像濃度が高くなった。

図５は、印字率と周波数の関係を示すグラフである。周波数は現像ローラ２の１周期目から４周期目までは変化させないが、５周期目から８周期目までは上述したとおり、実施例１から４に従って、変化させた。図５は、５周目から８周目まで平均周波数変化を直線にプロットしたものである。この直線プロットを、周波数変化ルックアップテーブルとしてメモリに格納し、ＣＰＵ５３がこれを読み出す。トナー薄層の厚さ以上のように、印字率に応じて現像器に印加する直流交流重畳電圧の周波数を可変することで画像濃度をコントロールすることを確認でき、条件によっては適正値があり、用紙一枚の画像濃度を安定的に維持することが出来ることがわかった。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリそれらの複合機などの画像形成装置に利用することができ、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ロール上に均一に薄層形成し、現像ロールの交流重畳直流電圧により現像ロール上のトナーを静電潜像に飛翔させることで該潜像を現像するハイブリッド現像器を有する画像形成装置に利用することができる。

カラー複写機の１例の全体図である。ハイブリッド現像器の概念図である。現像ローラ上のトナー薄層剥ぎ取り及び薄層形成のタイミングチャートである。印字率及び画像形成回数に基づいて現像ローラ印加交流電圧周波数を制御する制御部のブロック図である。印字率と現像ローラ印加交流電圧周波数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１磁気ロール
２現像ロール
３静電潜像担持体（感光体）
４キャリア
５トナー
６トナー薄層
９規制ブレード
１０磁気ブラシ
１１タンデム型カラー画像形成装置の本体
２０露光ユニット
３０感光体
４０現像器
５０転写ベルト
６０濃度センサー
７０帯電器
８０クリーニング装置
９０転写手段
１２０定着装置
５１印字率検知部
５２画像形成回数カウンタ
５３ＣＰＵ
５４周波数変化ルックアップテーブル
５５周波数コントローラ

Claims

直流交流重畳電圧を印加された磁気ロール上にトナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシを形成し、前記磁気ブラシ中のトナーを、別の直流交流重畳電圧が印加された現像ロールに転移し、前記現像ロール上のトナー薄層により静電潜像をトナー像として現像するハイブリッド現像器を有し、前記トナー像を記録体に転写し定着して画像形成を行う電子写真画像形成装置において、
前記磁気ロールに印加する当該交流電圧周波数は、前記現像ロールに印加する前記交流電圧周波数に等しく、
前記画像形成を行うとき、前記交流電圧周波数を、当該画像形成を行う現像ロール周期回数に応じて、変化させることを特徴とする電子写真画像形成装置。
前記交流電圧周波数を、前記現像ロール周期回数が所定回数を超えたときから、前記画像形成回数の増加とともに増加させることを特徴とする請求項１記載の電子写真画像形成装置。
前記交流電圧周波数を、形成すべき当該画像の印字率の増加とともに増加させることを特徴とする請求項１記載の電子写真画像形成装置。
前記印字率を検出する印字率検出部を備えることを特徴とする請求項３記載の電子写真画像形成装置。