JP2007248771A

JP2007248771A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007248771A
Application number: JP2006071386A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Takahashi; 朋子高橋; Yoshinori Nakagawa; 悦典中川; Hideki Yoshinami; 英樹善波
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP4708231B2

Abstract

【課題】トナーの単位質量当たりの電荷量の変化に応じ、安定した画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体５２１上の静電潜像に対して非磁性トナーを供給し、ＥＨ現像方式で前記潜像を現像する現像装置に、像担持体５２１と対向して配置されると共に、所定の間隔で配置された複数の電極１０２を有し、複数の電極１０２に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、非磁性トナーを搬送するトナー搬送部材２を備え、トナー搬送部材２により搬送された非磁性トナーを、潜像ポテンシャルに応じて前記潜像に付着させ、トナー像を顕像化させるようにした構成において、制御部は、像担持体５２１の表面に付着したトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検知する手段、前記電荷量に基づいて作像条件を調整する手段、として機能する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来、複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像に粉体である現像剤（以下「トナー」ともいう）を付着させて現像してトナー像として可視像化（顕像化）し、このトナー像を転写紙等の記録媒体（例えば、シート状の転写紙）に転写し、或いは中間転写部材に一旦転写した後、記録媒体に転写することで画像を形成するものがある。このような画像形成装置において、潜像を現像する現像装置としては、現像装置内で攪拌されたトナーを現像剤担持体である現像ローラ表面に担持し、現像ローラを回転させることによって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送し、潜像担持体の潜像を現像し、現像終了後、潜像担持体に転写しなかったトナーは現像ローラの回転により現像装置内に回収し、新たにトナーを攪拌・帯電して再び現像ローラに担持して搬送するようにしたものが知られている。また、画像形成装置として、潜像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、非接触で現像ローラから潜像担持体にトナーを転移させる方式（所謂「ジャンピング現像」と称する方式）で現像するものも知られている。

更に、非接触での現像方式を採用し、静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させ、静電搬送基板と潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしているものもある（例えば、特許文献１、２参照）。

また、複数の電極を所要の間隔で配置した搬送基板（静電搬送基板に相当する）と、複数の電極に対してトナーが飛翔する駆動周波数で複相の駆動波形を印加する駆動手段と、を備え、搬送基板上でトナーをホッピングさせながら搬送し、潜像担持体近傍でトナーを静電力で飛翔させ、潜像担持体上の潜像を現像して画像を形成しているものもある（例えば、特許文献３参照）。

また、現像剤搬送部材上に所定の間隔で複数配列された電極を有し、この電極に多相交流電圧を印加して形成した進行波電界により、現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送すると共に、光センサを用い、像担持体上に設定した現像剤量検出領域（記録用紙が通過する領域外）に現像された各色の現像材料量を検出し、現像領域に搬送する現像剤の量を調節しているものもある（例えば、特許文献４参照）。ここでは、感光体上の付着トナー量が現像のトナー供給量によっているため、現像領域へのトナー供給量を制御することにより、安定した画像濃度、再現性を確保しようとしている。また、現像剤の量を調節する際、前記電極に駆動電圧を印加するときの駆動周波形、電圧値、或いは現像剤を供給する供給ローラの回転数のいずれかを変更している。

ここで、ＥＨ（ＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＴｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を用いた現像（以下「ＥＨ現像」という）方式によれば、従来よりも低電圧駆動で高い現像効率が得られる（例えば、特許文献３参照）。ＥＨ現象とは、粉体が移相電界のエネルギーを与えられ、そのエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動的に変動する現象をいう。このＥＨ現象は、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象である。ＥＨ現像では、搬送基板上をホッピングするトナーによって、効率の良い現像が行われるため、像担持体上に形成された潜像に対し、潜像を埋めるだけの電荷量のトナーが現像される飽和現像が行われている。従って、付着トナー量は、単にトナー濃度に依存しない。反面、付着トナー量は、付着トナーの単位質量（単位付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）の変動に対して敏感に反応するため、前記電荷量（ｑ／ｍ）を検知し、制御することが重要である。

なお、本明細書において、ＥＨ現象における搬送部材上の粉体の振る舞いを区別して表現する場合、基板水平方向への移動については、「搬送」、「搬送速度」、「搬送方向」、「搬送距離」という表現を使用し、基板垂直方向への飛翔（移動）については、「ホッピング」、「ホッピング速度」、「ホッピング方向」、「ホッピング高さ（距離）」という表現を使用し、搬送部材上での「搬送及びホッピング」は「移送」と総称する。なお、搬送装置、搬送基板という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義である。
特公平５−３１１４６号公報（例えば、第２頁、第３頁、第１図参照）特公平５−３１１４７号公報（例えば、第２頁〜第４頁、第２図参照）特開２００２−２５８６０１号公報（例えば、第５頁、第６頁、第５図参照）特開２００４−１７０７９６号公報（例えば、第１０頁、第１１頁、第２図〜第５頁参照）

しかしながら、従来の画像形成装置においては、前述したＥＨ現像方式で潜像を全部埋めるだけの電荷量の現像（飽和現像）を行う場合、トナーの単位質量当たりの電荷量を制御することについての記載及び示唆はない。即ち、前記電荷量に基づいて正確なトナー搬送量を決定することにより、安定した画像濃度、再現性を確保する点について更に改善の余地がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、トナーの単位質量当たりの電荷量の変化に応じ、安定した画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するための像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体の表面に露光を行う露光手段と、前記露光手段による露光によって前記像担持体に形成された潜像に対し、トナーを供給して前記潜像を現像する現像手段と、を備え、前記現像手段には、前記像担持体と対向して配置されると共に、所定の間隔で配置された複数の電極を有し、前記複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、トナーを搬送するトナー搬送部材を備え、前記トナー搬送部材により搬送されたトナーを、前記潜像のポテンシャルに応じて前記潜像に付着させ、前記像担持体の表面にトナー像を顕像化させて画像を形成するようにした画像形成装置において、前記潜像を現像したとき、前記像担持体の表面に付着した前記トナーの単位質量当たりの電荷量を検知する電荷量検知手段と、前記電荷量検知手段により検知された前記トナーの単位質量当たりの電荷量に基づいて作像条件を調整する調整手段と、を備えた構成を有している。

請求項２に係る本発明の画像形成装置は、請求項１において、前記電荷量検知手段は、前記潜像のポテンシャルを検知する潜像ポテンシャル検知手段と、前記潜像に付着したトナーの付着量を検知する付着量検知手段と、を備えた構成を有している。

請求項３に係る本発明の画像形成装置は、請求項２において、前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記潜像の形成時の帯電量、露光値、及び前記トナー搬送部材の表面電位に基づいて前記潜像のポテンシャルを検知する構成を有している。

請求項４に係る本発明の画像形成装置は、請求項２において、前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記像担持体の表面電位を測定する表面電位測定手段を備えた構成を有している。

請求項５に係る本発明の画像形成装置は、請求項２において、前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記トナー搬送部材の表面電位を測定する表面電位測定手段を備えた構成を有している。

請求項６に係る本発明の画像形成装置は、請求項１において、前記調整手段は、作像条件として前記トナー搬送部材により搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量を調整する構成を有している。

請求項７に係る本発明の画像形成装置は、請求項６において、前記調整手段は、前記トナー搬送部材に配置された複数の電極に印加する搬送電圧の周波数を変化させることで、前記搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量を調整する構成を有している。

請求項８に係る本発明の画像形成装置は、請求項６において、前記調整手段は、前記トナー搬送部材に配置された複数の電極に印加する搬送電圧の電圧値を変化させることで、前記搬送されるトナーの電荷量を調整する構成を有している。

請求項９に係る本発明の画像形成装置は、請求項６において、前記調整手段は、前記トナー搬送部材による前記トナーの搬送開始以前に、前記トナーの電荷量を調整する構成を有している。

請求項１０に係る本発明の画像形成装置は、請求項９において、前記トナーと前記トナーを帯電するキャリアとが混合された現像剤を担持すると共に、前記トナーを前記キャリアから解離して前記トナー搬送部材に供給するための現像剤担持体を備え、前記調整手段は、前記現像剤担持体による前記現像剤の供給開始以前に、前記現像剤に含まれるトナーの濃度を調整することで、前記トナーの単位質量当たりの電荷量を調整する構成を有している。

本発明は、現像手段に、像担持体と対向して配置されると共に、所定の間隔で配置された複数の電極を有し、前記複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、トナーを含む現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、前記現像剤搬送部材により搬送された前記現像剤に含まれるトナーを、像担持体表面の潜像のポテンシャルに応じて前記潜像に付着させ、前記像担持体の表面にトナー像を顕像化させて画像を形成するようにした画像形成装置において、前記潜像を現像したとき、前記像担持体の表面に付着した前記トナーの単位質量当たりの電荷量を検知する電荷量検知手段と、前記電荷量検知手段により検知された前記トナーの単位質量当たりの電荷量に基づいて作像条件を調整する調整手段と、を設けることにより、トナーの単位質量当たりの電荷量を制御して安定した画像形成を行うことができるという効果を有する画像形成装置を提供する。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面を用いて説明する。

図１、図２に、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す。これは、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機である。

図１において、画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色ごとにトナー像を形成する現像カートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ（以下「現像カートリッジ５０１」と総称する場合もある）、及び光書き込み装置５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ（以下「光書き込み装置５０２」と総称する場合もある）を備え、カラー画像を形成するための画像形成部と、転写材（例えば、シート状の転写紙）５０６を搬送する搬送ベルト５０３Ａ、及び搬送ベルト５０３Ａを挟んで現像カートリッジ５０１と対向する転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙ（以下「転写ローラ５０３Ｂ」と総称する場合もある）等を備え、像担持体（例えば、感光体ドラム）５２１上のトナー像を転写材５０６に転写する転写部と、転写材５０６に転写されたトナー像を加熱定着する定着装置５０４を備えた定着部と、転写材５０６を収容する給紙装置５０５を備えた給紙部と、転写材５０６を給紙部から転写部へと給送する給送部と、トナー像が加熱定着された後の転写材５０６を収容する排紙トレイを備えた排紙部５０７と、を有する構成である。

ここで、現像カートリッジ５０１は、像担持体５２１と、像担持体５２１上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像装置５４１と、像担持体５２１上の付着トナー量を測定する付着量検知部材５４２と、像担持体５２１上の残留トナーを除去するクリーニング装置５５１と、を有する。また、現像カートリッジ５０１は、画像形成装置１の本体から着脱可能に構成されている。つまり、図２に示すように、搬送ベルト５０３Ａは装置本体から開放退避できるようになっており、搬送ベルト５０３Ａを開放退避させることで、現像カートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙは、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザによる交換が可能となっている。現像カートリッジ５０１の詳細は図３を用いて後述する。

光書き込み装置５０２は、画像情報に従って現像カートリッジ５０１における帯電後の像担持体５２１に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。前記画像情報は、例えば、所定のインタフェースを介して画像形成装置１と接続されたホストコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）からのプリント指示信号に基づいて、ホストコンピュータから取得する。或いは、画像形成装置１の制御部から取得する。この制御部の構成は図５を用いて後述する。

搬送ベルト５０３Ａは、搬送ローラ５１１、従動ローラ５１２及びテンションローラ５１３、５１４間に架け渡され、搬送ローラ５１１の回転により矢印で示す方向に周回移動する。そして、搬送ローラ５１１と対向して転写材５０６を搬送ベルト５０３Ａ上に吸着させるための吸着ローラ５１５を配置し、また、搬送ベルト５０３Ａの出口側（従動ローラ５１２側）には、搬送ベルト５０３Ａにトナー像を形成したときの所定パターンを検出するパターンセンサ５１６を配置している。この所定パターンは、書き込みタイミングや現像バイアスの変更タイミングを決定するために用いられる。

転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した弾性体ローラである。

定着装置５０４は、加熱ローラ５０４ａ及びこれに対向して配された加圧ローラ５０４ｂを備えている。

そして、この画像形成装置１において、通常の画像形成動作では、給紙装置５０５から供給される転写紙紙等の転写材５０６は、吸着ローラ５１５に所定の電圧が印加されることで、転写体である搬送ベルト５０３Ａに吸着させられる。この後、転写材５０６は、搬送ベルト５０３Ａに担持された状態で搬送ベルト５０３Ａと共に移動する。この移動中に、現像カートリッジ５０１から順次各色のトナー像が転写され、転写材５０６上にカラーのトナー像が形成される。転写材５０６が搬送ベルト５０３Ａを通過して定着装置５０４に到達すると、転写材５０６上のトナー像は加熱ローラ５０４ａ及び加圧ローラ５０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材５０６上に定着され、転写材５０６上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材５０６は装置本体上部の排紙部５０７に排出される。

また、画像形成装置１は、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行う調整モードを有し、この調整モードでは、作像ユニットとしての現像カートリッジ５０１から搬送ベルト５０３Ａ上に直接、所定パターンのトナー像が形成され、パターンセンサ５１６によってそのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書き込みタイミングや現像バイアスの変更等が行われ、前記画像形成部は、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整される。搬送ベルト５０３Ａ上のトナーパターンは、吸着ローラ５１５に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ５０３Ｂに印加された電圧によって現像カートリッジ５０１に回収される。

図３に、画像形成装置１における現像カートリッジ５０１の構成を示す。

図３において、現像カートリッジ５０１は、光書き込み装置５０２からの光ビーム５０２ａによって静電潜像が形成される像担持体５２１と、像担持体周面に現像剤（例えば、磁性キャリアと非磁性トナーから成る２成分現像剤）を供給して前記静電潜像を顕像化する現像装置５４１と、像担持体周面を清掃するクリーニング装置５５１と、を有する構成である。

ここで、像担持体５２１は、負帯電の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構によって、反時計回り（図中、矢印で示す方向）に回転されるようにして備えられている。
現像装置５４１は、像担持体５２１と対向し、像担持体周面の対向領域にトナーを搬送するローラ状のトナー搬送部材２と、トナー搬送部材２と対向し、トナー搬送部材２の対向周面にトナーを供給する現像剤担持体３と、現像剤担持体３で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部４と、を有する。

トナー搬送部材２は、像担持体５２１及び現像剤担持体３に対して径方向の反対側の領域で対向する配置としている。トナー搬送部材２と像担持体５２１は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触で対向している。また、トナー搬送部材２は回転せず、外周面をトナーが矢印で示す方向に搬送電界（移相電界）を利用して搬送される。一方、現像剤担持体３は矢印で示す方向に回転する。

現像剤収容部４は、２室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部４には前記２成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー５Ａ、５Ｂによって攪拌されながら現像剤収容部４内を搬送されている。

また、現像剤収容部４には、図示しない現像剤収容部から現像剤を補給するための図示しない現像剤補給口を設けている。そして、現像剤収容部４には、現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサが設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部４のトナー濃度が減少すると、前記現像剤補給口から現像剤収容部４にトナーが補給される。なお、前記トナー濃度センサの回路構成は、例えば、発振回路、共振回路、位相比較回路、積分回路、インピーダンス変換回路を有するものである。この回路構成は、例えば、特開２００４−１３９０３８号公報（第１０頁、第１０図等）に詳述されている。

現像剤担持体３は、現像剤収容部４の攪拌搬送スクリュー５Ａと対向する領域に配置されている。現像剤担持体３の内部には、固定された磁石が配置されており、現像剤担持体３の回転と磁力によって、現像剤収容部４内の現像剤は現像剤担持体３表面に汲み上げられる。

また、現像剤の汲み上げ領域より現像剤担持体３の回転方向（図中、矢印で示す方向）下流側でトナー搬送部材２との対向領域より上流側には、現像剤担持体３と対向する現像剤層規制部材７を設け、汲み上げ領域で汲み上げられた現像剤の層厚を一定量に規制している。そして、現像剤層規制部材７を通った現像剤は現像剤担持体３の回転に伴って、トナー搬送部材２と対向する領域まで搬送される。

ここで、現像剤担持体３には、第１電圧印加手段１１によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送部材２には、第２電圧印加手段１２によって後述するように電極に電圧が印加されている。

これにより、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する領域においては、第１電圧印加手段１１、第２電圧印加手段１２によってトナー搬送部材２と現像剤担持体３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、非磁性トナーは磁性キャリアから解離し、トナー搬送部材２表面に移動する。そして、トナー搬送部材２表面に達した非磁性トナーは、第２電圧印加手段１２が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材２表面上をホッピングしながら搬送される（移動する）。

次いで、像担持体５２１と対向するトナー搬送部材２の領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材２と像担持体５２１上の画像部との間の現像電界によって、像担持体５２１上に移動して像担持体５２１上の潜像を可視像化（現像）する。

このように、磁性キャリアと非磁性トナーから成る２成分現像剤を用いた現像装置５４１では、キャリアとの接触摩擦によってトナーが帯電するため、帯電が安定する。また、現像においてトナーの供給量が多いため、高速現像に適している。従って、２成分現像剤を用いることによって、帯電の安定したトナーを大量にトナー搬送部材２に供給することができる。

クリーニング装置５５１は、像担持体５２１の回転方向に対し、カウンタ方向で当接されたクリーニングブレード５５２と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部５５３と、像担持体５２１と接触して負帯電させる接触帯電部材５３１と、を有する。

ここで、接触帯電部材５３１は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。接触帯電部材（帯電ローラ）５３１の芯金上に形成される中抵抗層としては、前記発泡ウレタン層に限定されるものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。

図４に、現像カートリッジ５０１におけるトナー搬送部材２の構成を示す。

図４において、トナー搬送部材２は、支持基板１０１と、支持基板１０１上に配置された複数の電極１０２と、複数の電極１０２を覆うように支持基板１０１に積層された表面保護層１０３と、を有する。

ここで、複数の電極１０２は、ｎ本（例えば、ｎ＝３）を１セットとして、トナー移動方向に沿って所要の間隔で配置されている。表面保護層１０３は、無機又は有機の絶縁性材料で形成されている。また、表面保護層１０３は、電極１０２の表面を覆う保護膜として機能し、その外周は静電搬送面１０３ａを形成している。

本実施形態における支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳ等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルム等のフレキシブルに変形可能な材料からなる基板等を用いることができる。

電極１０２は、支持基板１０１上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を厚さ０．１〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。また、電極１０２のトナー搬送方向における幅（電極幅）は、移動させる粉体（トナー）の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２のピッチも移動させるトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。

表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５等を厚さ０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３μｍで成膜して形成している。

ここで、各電極１０２から伸びる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線を表しており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極１０２に対しては、画像形成装置１の本体（以下「装置本体」ともいう）側の電源１０４からｎ相の異なる駆動電圧Ｖ１１〜Ｖ１３、Ｖ２１〜Ｖ２３が印加される。なお、本実施形態では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいて、ｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。

本実施形態では、各電極１０２は現像装置５４１側の接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、現像装置５４１が装置本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える装置本体側の電源１０４と接続される。

トナー搬送部材２の外周の領域は、トナー粒子を像担持体５２１近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための搬送領域と、像担持体５２１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域と、に分けられる。

現像領域は、像担持体５２１に近接した領域のみに存在し、搬送領域は、トナー搬送部材２の周上、現像領域以外の全域に存在する。本実施形態では、トナーが移相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」という。本実施形態の場合、トナー搬送部材２の外周面（表面）全体が静電搬送面である。

搬送領域では、電源１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、現像領域では、電源１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。

図５に、画像形成装置１の制御部の構成を示す。
図５において、制御部８０は、不図示のＩ／Ｏ（入出力）ポートと、画像形成に関する制御プログラム（動作プログラム）や各種データを記憶したＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）８４と、ＲＯＭ８４に記憶された制御プログラムに従い、帯電量判断手段９１、帯電量調整手段９２として各種の処理を実行するＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８４に記憶された制御プログラムをＣＰＵ８１で実行するときの一時記憶手段として用いられる不揮発性のＲＡＭ（記憶保持動作が可能で読み書き可能な記憶装置）８２と、を有し、これらが信号バス（不図示）によって接続された構成を有するマイクロコンピュータを具備している。

また、制御部８０は、装置本体内の制御基板配置部に設けられている。制御部８０は、画像形成装置１の主として画像書き込み時の動作を制御する他、装置全般の動作も制御している。また、制御部８０には、画像形成装置１に対する画像形成条件等を指示する操作スイッチ、キー等を具備した操作パネル２２や、パターンセンサ５１６、トナー濃度センサ７５、付着量センサ５４２、表面電位測定プローブ５４３、画像読取手段７１等からの情報（信号）が入力されるようになっている。また、制御手段７０は、画像読取手段７１、画像形成手段７２、像担持体駆動系７３、その他の被制御対象７４に対して画像形成に必要な制御上の情報（制御信号）を出力する。ここで、画像形成装置１が所定のインタフェースを介してホストコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）に接続されているとき、制御部８０は、前記ホストコンピュータからのプリント指示信号に基づいて画像形成に必要な制御信号（書き込みデータ）を出力する。

なお、画像読取手段７１は、例えば、スキャナ（不図示）に相当する。画像形成手段７２は、例えば、光書き込み装置５０２、現像装置５４１、第１電圧印加手段１１、第２電圧印加手段１２に相当する。像担持体駆動系７３は、例えば、像担持体５２１の駆動機構（駆動軸、駆動ベルト等）に相当する。他の被制御対象７４は、例えば、定着装置５０４、給紙装置５０５、クリーニング装置５５１に相当する。

ＲＯＭ８４には、前述のように画像形成装置１全体の動作プログラムや必要なデータ等が記憶されており、この動作プログラムはＣＰＵ８１によって適宜呼び出される。また、ＲＡＭ８２は、ＣＰＵ８１の演算結果を一時的に記憶及び保持する機能、操作パネル２２、パターンセンサ５１６、トナー濃度センサ７５、付着量センサ５４２、表面電位測定プローブ５４３、画像読取手段７１等からの各種信号を随時記憶する機能等を有している。

ＣＰＵ８１は、例えば、不図示のセンサからの主走査同期信号及び副走査方向の画像形成開始信号に従い、像担持体５２１に対する光書き込みを行うように光書き込み装置５０２を制御する。また、ＣＰＵ８１は、パターンセンサ５１６により搬送ベルト５０３Ａ上に前記所定パターンが検出されたことに基づいて、書き込みタイミングや現像バイアスの変更タイミング等を決定する。また、ＣＰＵ８１は、帯電量判断手段９１、帯電量調整手段９２として機能する。

ここで、帯電量判断手段９１は、付着量センサ（付着トナー量検知部材に相当する）５４２の検知情報（付着量信号）、表面電位測定プローブ５４３により検出されたトナー搬送部材２の表面電位（トナー層電位Ｖｔに相当する）等を用い、トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検出する処理（後述する）を行うものである。また、帯電量判断手段９１は、２つ以上の露光条件で像担持体５２１を露光した場合、付着量センサ５４２からの付着量信号に基づいてトナーの付着量と共に前記トナー層電位を取得し、トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検出する処理（後述する）を行うものである。

また、帯電量調整手段９２は、トナー供給開始後、帯電量判断手段９１からの帯電量信号（前記電荷量（ｑ／ｍ）を示す）に基づいて、搬送周波数、搬送電圧によりトナー搬送部材２上のトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）を調整する処理（後述する）を行うものである。また、帯電量調整手段９２は、トナー濃度センサ７５の検出結果に基づいて現像剤収容部４内のトナー濃度を調整することにより、現像剤担持体３に対するトナー供給開始前のトナー帯電量を調整する処理（後述する）を行うものである。

ここで、トナー搬送部材２におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。トナー搬送部材２の複数の電極１０２に対してｎ相のパルス状電圧を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、トナー搬送部材２上の帯電したトナーは反発力と吸引力のいずれか又は双方を受けて移送方向に移動する。

図６に、トナー搬送部材２における複数の電極に印加される３相のパルス状駆動波形を示す。図７に、静電搬送面でトナーの受ける力を示す。図８に、静電搬送面でのトナーの移動の様子を示す。図６、図７、図８を用い、前述のトナーの静電搬送を具体的に説明する。

図６において、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相は、それぞれの電極１０２にタイミングをずらして印加される駆動電圧の波形を示している。ここでは、の駆動電圧がグランドＧ（０）と正の電圧（＋）との間で規則的に変化するようにしている。

図７において、非磁性トナー（以下「負帯電トナー」ともいう）Ｔは、前述のように磁性キャリアから解離して、トナー搬送部材２表面に移動する際、負（−）に帯電する。また、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれの電極１０２にタイミングをずらして印加される駆動電圧を示している。

ここで、トナー搬送部材２の連続した複数の電極１０２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加された（同図（ａ））とすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１０２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され（同図（ｂ））、負帯電トナーＴには左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２側に移動する。更に、次のタイミングで複数の電極１０２には、同図（ｃ）に示すように、それぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１０２側に移動する。このように負帯電トナーＴは、第２電圧印加手段１２が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材２の表面を移動する。

図８において、（ａ）に示すように、トナー搬送部材２の電極Ａ〜Ｆ（複数の電極１０２に相当する）がいずれも０Ｖ（Ｇ）で、トナー搬送部材２上に負帯電トナーＴが載っている状態から、（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに吸引されて電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けると共に、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｂ及び電極Ｅに移送される。更に、次のタイミングで、（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上の負帯電トナーＴは反発力を受けると共に、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｃ及び電極Ｆに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは図中、右方向に順次、移送されることになる。

このように複数の電極１０２に電圧の変化する多相の駆動波形（電圧）を印加することで、トナー搬送部材２上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。

図９に、前述の第２電圧印加手段１２（電源１０４に相当する）の構成を示す。図１０に、トナー搬送部材２の搬送領域及び現像領域に印加される３相の駆動波形（電圧）を示す。図９、図１０を用い、前述の進行波電界の発生を具体的に説明する。

図９において、第２電圧印加手段１２は、所要のタイミングで電極１０２を駆動させるパルス信号（駆動波形に相当する）を発生するパルス信号発生回路１０５と、パルス信号発生回路１０５からのパルス信号を入力し、駆動波形としてのパルス状電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を生成して出力（印加）する波形増幅器１０６ａ〜１０６ｃと、パルス信号発生回路１０５からのパルス信号を入力し、駆動波形としてのパルス状電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を生成して出力（印加）する波形増幅器１０７ａ〜１０７ｃと、を有する。

ここで、パルス信号発生回路１０５は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組パルスで、次段の波形増幅器１０６ａ〜１０６ｃ、１０７ａ〜１０７ｃに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。

波形増幅器１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、搬送領域の各電極１０２に対して、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加し、波形増幅器１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、現像領域の各電極１０２に対して、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を印加する。

図１０に、前述の３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３の具体例を示す。ここで、（ａ）はＶ１１（Ａ相）、Ｖ１２（Ｂ相）、Ｖ１３（Ｃ相）の搬送電圧パターンであり、（ｂ）はＶ２１（Ａ相）、Ｖ２２（Ｂ相）、Ｖ２３（Ｃ相）の搬送電圧パターンである。なお、電極１０２に対する印加時間ｔａと繰り返し周期ｔｆで規定された電極１０２の駆動態様を「搬送電圧パターン」という。

図１０（ａ）において、前記搬送領域電極に対する各相の正電圧「＋１００Ｖ」の印加時間ｔａは、この「＋１００Ｖ」の繰り返し周期ｔｆの１／３（約３３％に相当する）となっている。トナー搬送部材２の搬送領域では、各電極１０２に対し、図１０（ａ）に示す搬送電圧パターンに基づいて３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナーを高速搬送させるのに適した波形である。

図１０（ｂ）において、前記現像領域電極に対する各相の正電圧「＋１００Ｖ」の印加時間ｔａは、この「＋１００Ｖ」の繰り返し周期ｔｆの２／３（約６７％に相当する）となっている。トナー搬送部材２の現像領域では、各電極１０２に対し、図１０（ｂ）に示す搬送電圧パターンに基づいて３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を印加する。現像領域では、トナー粒子を積極的に像担持体５２１に向かって打ち上げることが好ましく、図１０（ｂ）に示す搬送電圧パターンの駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。

なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。

従って、搬送領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図１０（ａ）に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図１０（ｂ）に示す現像電圧パターンに限られるものではない。

本実施形態では、駆動波形が３相の場合を示すが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。即ち、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相当たりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することが好ましい。

他方、電圧印加デューティは、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。

即ち、注目電極に印加する電圧と進行方向の上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い（１ｋＨｚ以上、好ましくは３ｋＨｚ以上）場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×(ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。

図１１に、ＥＨ現像の現像特性を示す。このＥＨ現像は、前述のようにホッピングするトナーを、像担持体５２１上の潜像に付着させるものであり、現像時間内に現像領域内のトナー（２成分現像剤をなす非磁性トナー）を像担持体５２１上の潜像が形成する電界で引き付け、像担持体５２１に付着させるもので、現像領域内の非磁性トナーには磁性キャリア等に保持された非磁性トナーが潜像に向かう場合に必要な、磁性キャリア等との付着力に打ち勝つための力は必要なく、電界に対して敏感に反応する現像方式である。

図１１において、横軸は、潜像ポテンシャル（後述の式（２）に示す）を示し、縦軸は、像担持体５２１上にベタの潜像を作り現像させた場合の、像担持体上トナーの単位面積当たりの付着量（付着トナー量）を示している。この付着量は、現像時間内に現像領域を通過する現像可能トナー量による制限によって、所定の値ａが上限となる。上限に達するまでの現像の停止条件は、トナーが潜像側にひきつけられる力の消滅、即ち、付着したトナーの電荷量により潜像ポテンシャルが埋められた状態（飽和現像）となることである。

図１２に、ＥＨ現像方式での飽和現像時の電位の状態を示す。ここでは、像担持体５２１上を負極性に帯電させ、ネガポジにてマイナストナーを現像させる場合の付着トナー量と潜像ポテンシャルの関係を説明する。

図１２（ａ）は、像担持体上の潜像の状態を示す。ここでは、像担持体５２１上の非画像部電位Ｖ１と、露光により減衰した像担持体５２１上の露光部電位（画像部電位に相当する）Ｖ２との関係を示している。現像プロセスでは、像担持体５２１の画像部に所定量のトナーを付着させる。

図１２（ｂ）は、トナー搬送部材２の表面電位（静電搬送面１０３ａの電位に相当する）を示す。前述のように、トナー搬送部材２は像担持体５２１に対向し、像担持体５２１にトナーを供給して画像部を現像する。支持基板１０１上に配置された電極１０２には、所定の相数（例えば、３相）、デューティの電圧がある周波数で印加される。図１２（ｂ）においては説明のために、支持基板１０１の電極１０２に印加する電圧の最大値をＶｈ、最小値をＶｌと記し、模式的に両者の間の振動電圧を示している。この最大値Ｖｈと最小値Ｖｌとの中心値をＶａｖｅとする。また、値Ｖは、トナー搬送部材２と像担持体５２１との電位差（潜像ポテンシャル）を示している。この電位差Ｖにより、トナー搬送部材２上をホッピングするトナーは、トナー搬送部材２から前記露光部の潜像へと運ばれる。運ばれたトナーの電荷量によって潜像ポテンシャルは減少するため、潜像ポテンシャルを埋めるだけの帯電量（電荷量）のトナーが現像した時点で、現像が終了する。ここで、潜像ポテンシャルをＶ、トナーが現像される像担持体の静電容量をＣ、トナー単位質量当たりの電荷量をｑ／ｍ、飽和現像が終了した時の付着トナー量をＭ、付着トナーの総電荷量をＱとすると、これらの関係は概略式（１）のようになる。
Ｑ＝ＣＶ＝Ｍ＊ｑ／ｍ・・・（１）

ここで、像担持体５２１の静電容量は変動しないと考えると、潜像ポテンシャルＶに対し、現像するトナーの付着量Ｍは、トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）により決まる。従って、付着トナー量Ｍを安定化するためには、前記電荷量（ｑ／ｍ）を安定化することが必要であり、前記電荷量（ｑ／ｍ）を検知することが有用である。ここでは、トナー搬送部材２側の電位を説明する際、支持基板１０１の電極１０２に印加される電圧の時間的、空間的な平均値を用いたが、トナー搬送部材２上に帯電したトナーが存在する場合、トナー層がある電位を持つことがある。例えば、トナーの極性がマイナスの場合は、潜像ポテンシャルが増加したようになる。この増加分は、図１２（ｂ）のＶｔに相当する。

像担持体５２１上における付着トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検知するには、既知の潜像ポテンシャルＶに対するトナーの付着量Ｍを知る必要がある。像担持体上のトナーの付着量Ｍは、光の反射を利用した方法等で知ることができる。潜像ポテンシャルＶは、像担持体５２１上の静電潜像の電位と、トナー搬送部材２の表面電位とで決まり、表面電位計を用いて双方の電位を実測することにより確実に知ることも可能である。トナー搬送部材２の表面電位を測定する手段として、例えば、後述の表面電位測定プローブ５４３がある。また、潜像ポテンシャルＶは、プロセス設定値を元に推定することも可能である。所定の帯電電位を狙った帯電条件にて帯電された像担持体５２１に対し、既知のレベルのエネルギーで露光した場合の露光後電位は、像担持体５２１の露光特性として決定し、帯電、露光の条件を知れば図１３に示すような光誘導放電曲線（ＰＩＤＣ）により潜像電位（露光後電位に相当する）を知ることができる。具体的には、初期の帯電電位を決定することで、光誘導放電曲線が選択され、露光のエネルギーの設定値Ｐに相当する電位Ｖｐを露光後電位として見積もる。

これに対し、トナー搬送部材２の表面電位は、電極１０２への搬送電圧と、搬送されるトナー層の電位によって決定する。搬送トナー量が十分少ない場合、トナー層の電位は無視できるレベルであるが、多量の搬送を行う場合には、トナー層の電位を考慮し推定する。この推定はトナーを搬送するトナー搬送部材２の表面電位の測定により、より確実に行えるが、支持基板１０１の電極１０２への印加電圧、搬送トナー量により推定可能である。ここで、トナー層電位をＶｔ、搬送バイアス平均値（図１２（ｂ）の最大値Ｖｈと最小値Ｖｌの中心値）をＶａｖｅ、露光後電位（潜像電位に相当する）をＶ２とした場合、潜像ポテンシャルＶは式（２）で示される。
Ｖ＝Ｖ２−Ｖａｖｅ−Ｖｔ・・・（２）
次に、トナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）の検知方法について具体的に説明する。

前記電荷量（ｑ／ｍ）の検知にあたっては、不図示のトナー付着検知用のパターンを像担持体５２１上に形成して現像させ、像担持体５２１に対向して設けられた付着量検知部材５４２（例えば、光学式センサ）によってトナーの付着量を検知し、付着量検知部材５４２の出力（付着量信号に相当する）に基づいて前記制御部８０が付着トナー量を判断する。ここで、付着量検知部材５４２としての光反射センサにより像担持体５２１としての感光体の非画像部に形成されたトナー濃度検知パターンの濃度（トナーの付着量を示す）を検知する方法については、例えば、特開２００４−２７９８２９号公報（第３頁、第４頁、第１図等）に記載されている。なお、付着量検知部材５４２は、必ずしも像担持体５２１に対向して設けられる必要はなく、例えば像担持体５２１上のトナーを転写材５０６に転写した後のトナーの付着量を測定するものであってもよい。帯電、露光条件を選択すると、そのときの露光後電位（図１３のＶｐに相当する）が決められる。既知の露光後電位に対し、現像を行い、トナーの付着量を検出する。例えば、前記制御部８０は、帯電、露光条件によりＰＩＤＣに基づいて取得した露光後電位（式（２）のＶ２に相当する）、電極１０２に対する印加電圧、搬送トナー量から推定した搬送電圧（式（２）のＶａｖｅに相当する）、トナー層電位（式（２）のＶｔに相当する）を取得し、更に、式（２）に基づいて潜像ポテンシャルＶを取得し、この潜像ポテンシャルＶと前述の付着トナー量（式（１）のＭに相当する）を用い、式（１）に基づいて、トナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検知することになる。ここで、トナー搬送部材２の表面電位（式（２）のＶａｖｅ、Ｖｔに相当する）は、表面電位測定プローブ５４３で測定してもよい。

図１４（ａ）に、付着量検知部材５４２からの信号レベルと露光後電位との関係を示す。ここで、縦軸は付着トナー量（前記信号レベルＭに相当する）を示し、横軸は現像電位差（前記露光後電位Ｖ２に相当する）を示している。

図１４（ａ）において、特性直線ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）が異なる場合の現像電位差と付着トナー量の関係を示しており、特性直線ａ、ｂ、ｃは前記電荷量（ｑ／ｍ）が低い順である。これらの特性直線は、式（２）に示すトナー搬送部材２のトナー層電位Ｖｔが十分小さい（（Ｖａｖｅ−Ｖ２）／１０＜Ｖｔ）場合を示す。この場合、例えば、前記現像電位差、搬送バイアス平均値を用い、式（２）に基づいて潜像ポテンシャルを取得し、この前記潜像ポテンシャル、像担持体５２１の静電容量、前記付着トナー量を用い、式（１）に基づいて前記電荷量（ｑ／ｍ）を取得することができる。

更に、前記電荷量（ｑ／ｍ）の検知に用いた条件での現像電位差がＶｐであるとき、付着量検知部材５４２からの信号レベル（付着トナー量を示す）と、付着トナー量の上限基準値Ｍａ、下限基準値Ｍｃの双方とを比較することで、付着トナー量検知部材５４２の検知した付着トナー量が上限基準値Ｍａと下限基準値Ｍｃの範囲にあるか否かを判断し、この判断に従い、前記電荷量（ｑ／ｍ）を調整することができる。なお、付着トナー量の値Ｍｂは、前記信号上限基準値Ｍａと下限基準値Ｍｃの範囲にある（特性直線ｂは、特性直線ａと特性直線ｃの中間にある）ので、前記電荷量（ｑ／ｍ）の調整を要しない。
図１４（ｂ）に、前記トナー層電位Ｖｔが存在する場合の付着量検知部材５４２からの信号レベルと露光後電位との関係を示す。ここで、縦軸は付着トナー量（前記信号レベルに相当する）を示し、横軸は現像電位差（前記露光後電位に相当する）を示している。

前述した図１４（ａ）のように、現像のためのトナー搬送部材２におけるトナー搬送量が比較的少ない場合、横軸に現像電位差をとると、前記特性直線ａ、ｂ、ｃは原点を通るものとなるが、トナー層電位Ｖｔが存在する場合、図１４（ｂ）のように、特性直線は原点を通らない。ここで、トナー層電位Ｖｔを一定として処理を行うこともできるが、トナー層電位の変化が想定される場合には、例えば、表面電位測定プローブ５４３を用いてトナー搬送部材２の表面電位を測定し、その出力によりトナー層電位Ｖｔを判断することができる。この他に、２つ以上の露光条件で露光し、付着量検知部材５４２からの信号レベルに基づいて、トナーの付着量と共に前記トナー層電位Ｖｔを検知することも可能である。具体的には、前述の搬送バイアス平均値（図１２（ｂ）に示すＶｈとＶｌの中心値Ｖａｖｅ）と露光後電位（図１２（ｂ）に示すＶ２）との差がＶｐ２となる第１の条件で潜像を形成した場合の現像後の付着トナー量をＭｄとすると、トナー層電位Ｖｔによっていろいろな特性直線ｄ、Ｅが選択できる。そこで、搬送バイアス平均値と露光後電位との差がＶｐ１となる第２の条件で潜像を形成し、現像後の付着トナー量Ｍｅを得て、双方の条件を満足する特性直線ｄを決定する。この特性直線ｄに基づいて、トナー層電位Ｖｔｄを取得し、このトナー層電位Ｖｔｄと、電極１０２への印加電圧及び搬送トナー量から推定した搬送電圧（搬送バイアス平均値）とを用い、式（２）に基づいて潜像ポテンシャルを取得し、この前記潜像ポテンシャル、像担持体５２１の静電容量、前記付着トナー量を用い、式（１）に基づいて前記電荷量（ｑ／ｍ）を取得することができる。

図１５に、付着量検知部材５４２からの信号（付着量信号）に基づいたトナー帯電量調整処理の流れを示す。これは、トナーの搬送終了後（飽和現像後）、付着量検知部材５４２の検知結果が、図１４（ａ）の付着トナー量の調整基準値としての上限基準値Ｍａから下限基準値Ｍｃの範囲を越えて上下に変化した場合に、前記電荷量（ｑ／ｍ）を調整するものである。ここでは、上限基準値Ｍａ、下限基準値Ｍｃが、付着量検知部材５４２から付着量信号の信号レベルを示すものとする。

前記制御部８０は、付着量検知部材５４２からの付着量信号（検知情報に相当する）を入力し（Ｓ１０１）、その信号レベルＭｐが、所望の下限基準値Ｍｃより低い（Ｍｐ＜Ｍｃ）と判断した場合（Ｓ１０２のＮＯ）は、トナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を低下させる動作を現像装置５４１に対して指示する（Ｓ１０３）。また、前記制御部８０は、所望の上限基準値Ｍａより前記付着量信号の信号レベルＭｐが高い（Ｍａ＜Ｍｐ）と判断した場合（Ｓ１０４のＮＯ）には、トナーの単位付着量（質量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を増加させる動作を現像装置５４１に対して指示する（Ｓ１０５）。

なお、本実施形態によれば、付着量検知部材５４２による検知をプリント枚数１０枚から数１０枚に一回の割合で行い、図１５のトナー帯電量調整処理を行うことで、適正なトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）の範囲を維持できた。トナー帯電量の調整方法としては、例えば、後述の搬送電圧、搬送周波数を増減する方法を用いてもよい。また、図１４（ｂ）のようにトナー層電位Ｖｔが存在する場合にも、トナー層電位Ｖｔを含む潜像ポテンシャルを取得し、この潜像ポテンシャルに基づいて付着トナー量の上限基準値及び下限基準値を設定することにより、図１５のトナー帯電量調整処理を適用することができる。

更に、トナー搬送中、付着量検知部材５４２からの信号レベルに基づいて付着トナー量を検出し、この付着トナー量を用いてトナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を取得し、この電荷量（ｑ／ｍ）の可否を判断してトナー帯電量を調整する方法について説明する。

前述のようにトナー搬送部材２上をホッピングさせてトナーを搬送する方式においては、搬送電圧の印加条件により、搬送中に前記電荷量（ｑ／ｍ）を変化させることが可能である。トナー搬送部材２に供給されたトナーは、静電搬送面１０３ａをホッピングしながら搬送されるに従い、前記電荷量（ｑ／ｍ）が変化する。これは、トナー帯電量の変化は搬送距離に比例することから、静電搬送面１０３ａとの接触による、電荷の授受が原因であると考えられる。
１)搬送電圧周波数による調整方法
図１６に、搬送電圧周波数と現像領域まで搬送後の前記電荷量（ｑ／ｍ）との関係を示す。ここで、横軸が搬送周波数（搬送電圧周波数に相当する）ｆ、縦軸がトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）である。

図１６において、搬送周波数が１ＫＨｚから１０ＫＨｚの範囲ではトナー帯電量が変化している。即ち、低い搬送周波数ｆでは搬送後のトナー帯電量の低下が大きく、搬送周波数ｆが高くなると搬送後のトナー帯電量の低下は見られなくなる。そこで、調整にはトナー帯電量が変化する周波数範囲を使用する。例えば、図１６に示す関係が当てはまるトナーについては、１０ＫＨｚ以下の周波数を用いる。また、周波数を変化させることで搬送速度は変化するが、現像トナー量はトナー搬送速度に依存しない範囲であるため、現像特性に影響を与えない制御が可能である。

図１７に、前記搬送電圧周波数によるトナー帯電量（トナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）の調整方法を示す。ここでは、制御部８０が付着量検知部材５４２からの付着量信号に基づいて取得したトナー帯電量を示す値をＱｓ、目標のトナー帯電量の値をＱｔとしている。なお、トナー帯電量を示す値Ｑｓは、後述の帯電量信号の信号レベルに相当する。

例えば、前述のように２つ以上の露光条件で露光することにより、前記制御部８０の帯電量判断手段９１は、付着量検知部材５４２からの付着量信号を入力し、この付着量信号に基づいて、付着トナー量と共にトナー搬送部材２上のトナー層電位を検知し、このトナー層電位と、電極１０２への印加電圧及び搬送トナー量から推定した搬送電圧（搬送バイアス平均値）とを用い、式（２）に基づいて潜像ポテンシャルを取得し、この前記潜像ポテンシャル、像担持体５２１の静電容量、前記付着トナー量を用い、式（１）に基づいて前記電荷量（ｑ／ｍ）を推定し、前記電荷量（ｑ／ｍ）を示す帯電量信号を出力する。

前記制御部８０の帯電量調整手段９２は、帯電量判断手段９１からの帯電量信号を入力し（Ｓ２０１）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較し（Ｓ２０２）、「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合は前記搬送電圧周波数を低下させる動作を電源装置（第２電圧印加手段１２に相当する）に対して指示する（Ｓ２０３）。この後、帯電量調整手段９２は、再び前述のように帯電量信号を入力し（Ｓ２０４）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較する（Ｓ２０５）。ここで、「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合は、再び前記搬送電圧周波数を低下させる動作を電源装置に対して指示する。また、ここで「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合には、トナー帯電量の調整を終了する。
一方、前述のＳ２０２において、「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合（トナー帯電量が不足している場合）、帯電量調整手段９２は、前記搬送電圧周波数を増加させる動作を電源装置に対して指示する（Ｓ２０６）。この後、帯電量調整手段９２は、再び前述のように帯電量信号を入力し（Ｓ２０７）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較する（Ｓ２０８）。ここで、「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合は、再び前記搬送電圧周波数を増加させる動作を電源装置に対して指示する。また、ここで「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合には、トナー帯電量の調整を終了する。
２）搬送電圧Ｖｐｐによる調整方法
図１８に、搬送電圧と現像領域まで搬送後のトナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）との関係を示す。ここで、横軸が搬送電圧Ｖｐｐ、縦軸がトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）である。

図１８において、例えば、８０Ｖから３００Ｖの間で搬送電圧が大きくなると、トナー帯電量は低下している。そこで、本実施形態では搬送電圧の振幅を変化させることで、現像領域に搬送されたトナーの帯電量を調整する。

図１９に、前記搬送電圧によるトナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）の調整方法を示す。ここでは、制御部８０が付着量検知部材５４２からの付着量信号に基づいて取得したトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）を示す値をＱｓ、目標のトナー帯電量の値をＱｔとしている。なお、トナー帯電量を示す値Ｑｓは、後述の帯電量信号の信号レベルに相当する。

前記制御部８０の帯電量調整手段９２は、帯電量判断手段９１からの帯電量信号を入力し（Ｓ３０１）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較し（Ｓ３０２）、「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合は前記搬送電圧を増加させる動作を電源装置（第２電圧印加手段１２）に対して指示する（Ｓ３０３）。この後、帯電量調整手段９２は、再び前述のように帯電量信号を入力し（Ｓ３０４）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較する（Ｓ３０５）。ここで、「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合は、再び前記搬送電圧を増加させる動作を電源装置に対して指示する。また、ここで「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合には、トナー帯電量の調整を終了する。

一方、前述のＳ３０２において、「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合（トナー帯電量が不足している場合）、帯電量調整手段９２は、前記搬送電圧を低下させる動作を電源装置に対して指示する（Ｓ３０６）。この後、再び前述のように帯電量信号を入力し（Ｓ３０７）、この信号レベルＱｓと、目標のトナー帯電量を示す値Ｑｔとを比較する（Ｓ３０８）。ここで、「Ｑｔ＜Ｑｓ」でない場合は、再び前記搬送電圧を低下させる動作を電源装置に対して指示する。また、ここで「Ｑｔ＜Ｑｓ」である場合には、トナー帯電量の調整を終了する。

なお、本実施形態に拘らず、前記表面電位測定プローブ５４３を用いてトナー搬送部材２の表面電位（式（２）のＶａｖｅ、Ｖｔに相当する）を測定し、その出力に基づいてトナーの単位質量（付着量）当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を取得してもよい。

また、搬送周波数ｆ、搬送電圧Ｖｐｐによる調整は、トナーの初期帯電電位からの低下量をコントロールするため、初期の帯電電位より高い帯電量とすることはできない。そのため、画像形成装置１のシステム（制御部８０に相当する）の設定値を、ある程度トナー帯電量が低下した値、例えば図１６、図１８に示す特性を有するトナーについては、搬送周波数３ｋＨｚ、搬送電圧１００Ｖ程度とすることが望ましい。

図２０に、トナー濃度と搬送前のトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）との関係を示す。ここで、横軸がトナー濃度、縦軸がトナーのｑ／ｍである。
図２０において、トナー濃度は、磁性キャリアと非磁性トナーを混合して調製された２成分現像剤における非磁性トナーの濃度である。この２成分現像剤は、従来の電子写真で一般的に用いられているものであり、図１８に示す関係に基づいて、磁性キャリア中に混合する非磁性トナーの量によりトナー帯電量（前記電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）をコントロールできる。通常のトナー帯電量制御可能範囲においては、トナー濃度（混合比）とトナー帯電量は反比例し、トナーの濃度を決定することでトナー帯電量を制御できる。本実施形態では、トナー搬送部材２にトナーを供給する以前のトナーへの帯電の付与方法として、トナーを所定の帯電量とするよう、磁性キャリアと非磁性トナーを混合して２成分現像剤を調製する方法を適用している。本実施形態によれば、図２０に示す関係に基づいて、トナー濃度を調整することで搬送前にトナー帯電量を調整できた。

以上のように構成された画像形成装置１について、その動作を説明する。

画像形成装置１は、前述の複写機として機能するときには、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書き込みデータに変換される。また、プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され、書き込みデータに変換される。前述したように書き込みデータの変換が行われた後、画像形成処理に入る。

そして、画像形成に先駆けて、像担持体５２１は表面の移動速度が所定の速度となるように、図３の矢印方向即ち反時計回り方向に回転を始める。また、接触帯電部材５３１は像担持体５２１に対して連れまわり回転させられる。このとき、接触帯電部材５３１の芯金には帯電バイアス印加電源（第２電圧印加手段１２に相当する）から−１００Ｖの直流電圧及び振幅１２００Ｖ、周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより像担持体５２１の表面が約−１００Ｖに帯電させられる。

帯電させられた像担持体５２１に対し、光書き込み装置５０２は書き込みデータに応じてレーザ光５０２ａを照射して露光を行う。即ち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。

光書き込み装置５０２によって像担持体５２１上に形成された静電潜像は、現像装置５４１によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体５２１上に可視化される。

像担持体５２１上に形成させられたトナー像が転写ローラ５０３Ｂと像担持体５２１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５０５から転写材５０６が搬送され、像担持体５２１上のトナー像は、転写ローラ５０３Ｂに印加された電圧により転写材５０６へと転写される。トナー像が転写された転写材５０６は、定着装置５０４によって定着処理され、転写材５０６上にカラー画像が出力される。

一方、転写されずに像担持体５２１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置５５１によって清掃され、清掃後の像担持体５２１の表面は次回の画像形成のために使用される。

ここで、本実施形態の画像形成装置１において、前述したトナー帯電量の検知を行い、その結果に基づいてトナー補給量（トナー濃度に相当する）、搬送周波数ｆ、搬送電圧Ｖｐｐを調節しながら、単色の画像を出力して行ったところ、安定した画像濃度のプリントが得られた。具体的には、マゼンタのユニットのみ作像動作をさせ、他の色のユニットはマゼンタの画像に影響のない状態とした。像担持体５２１は、−２００Ｖに帯電したのち、像担持体５２１をレーザで露光することで選択的に帯電電位を減衰させ、潜像を形成した。最も減衰した状態で像担持体５２１の電位は−４０Ｖであった。像担持体５２１は、３０ｍｍ／ｓの速度で回転させた。搬送電極には、−１００Ｖ〜−２００Ｖの交番電圧を印加し、周波数を４ｋＨｚとした。こうして連続プリントし、プリント画像濃度を測定した。プリントした画像は、３ドット間隔で１ドットを埋める１バイ３のドットの画像、ベタ画像でそれぞれ評価した。なお、トナー補給量、搬送周波数ｆ、搬送電圧Ｖｐｐトナーの調節を行わずに連続プリントした場合、画像の濃度は、トナー帯電量の上昇と共に低下してしまった。

このような本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１によれば、像担持体５２１に形成された静電潜像に対して非磁性トナーを供給し、ＥＨ現像方式で前記潜像を現像する現像装置５４１（現像手段に相当する）を備え、現像装置５４１には、像担持体５２１と対向して配置されると共に、所定の間隔で配置された複数の電極１０２を有し、第２電圧印加手段１２により複数の電極１０２に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、非磁性トナーを搬送するトナー搬送部材２を備え、トナー搬送部材２により搬送された非磁性トナーを、前記潜像ポテンシャルに応じて前記潜像に付着させ（飽和現像）、像担持体５２１の表面にトナー像を顕像化させて画像を形成するようにした構成において、制御部８０は、像担持体５２１の表面に付着したトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を検知する帯電量判断手段９１（電荷量検知手段に相当する）、前記電荷量に基づいて作像条件を調整する帯電量調整手段９２（調整手段に相当する）、として機能する構成を有している。なお、帯電手段は、例えば、接触帯電部材５３１に相当し、露光手段は、例えば、光書き込み装置５０２に相当している。この構成により、トナーの単位質量（付着量）あたりの電荷量（ｑ／ｍ）の変化に対し、安定な画像形成が可能となる。この構成は、請求項１に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、前記潜像に付着したトナーの付着量を検知する付着量検知部材５４２を備え、制御部８０は、付着量検知部材５４２からの付着量信号に基づいて前記潜像ポテンシャルを検知する潜像ポテンシャル検知手段として機能する構成を有している。なお、付着量検知手段は、付着量検知部材５４２及び制御部８０に相当する。この構成により、付着したトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）が容易に検知できる。この構成は、請求項２に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、制御部８０は、潜像形成時の帯電、露光値、トナー搬送部材２の表面電位に基づいて前記潜像ポテンシャルを検知する潜像ポテンシャル検知手段として機能する構成を有している。この構成により、像担持体５２１の表面電位を直接、測定しなくても、前記潜像ポテンシャルは、潜像形成時の帯電、露光値、及びトナー搬送部材２の表面電位から推定できるので、前記潜像ポテンシャルの検知が容易になる。この構成は、請求項３に係る本発明の実施の一形態に相当する。なお、前記帯電、露光値によりＰＩＤＣに基づいて、像担持体５２１の露光後電位（式（２）のＶ２）を推定することができる。トナー搬送部材２の表面電位は、トナー搬送部材２の搬送電圧（式（２）のＶａｖｅ）及びトナー層電位（式（２）のＶｔ）に相当する。前記搬送電圧は、電極１０２に対する印加電圧、搬送トナー量から推定できる。

また、本実施形態によれば、トナー搬送部材２の表面電位を測定する表面電位測定手段としての表面電位測定プローブ５４３を備えた構成を有している。この構成により、この構成により、前記潜像ポテンシャルの検知がより確実になる（精度が高まる）。この構成は、請求項５に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、制御部８０は、作像条件としてトナー搬送部材２により搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を調整する帯電量調整手段９２として機能するので、像担持体５２１に形成された前記潜像に対する付着トナー量を高精度かつ容易に調整することができる。この構成は、請求項６に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、制御部８０は、トナー搬送部材２の支持基板１０１に配置された複数の電極１０２に印加する搬送電圧の周波数を変化させることで、作像条件としてのトナー搬送部材２により搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を調整する帯電量調整手段９２として機能する構成を有している。この構成により、前記電荷量（ｑ／ｍ）の調整によるトナー供給、現像プロセスへの影響を低減できる。この構成は、請求項７に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、制御部８０は、トナー搬送部材２の支持基板１０１に配置された複数の電極１０２に印加する搬送電圧の電圧値を変化させることで、作像条件としてのトナー搬送部材２により搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）を調整する帯電量調整手段９２として機能する構成を有している。この構成により、トナー搬送部材２によるトナー搬送速度を変化させずに、前記電荷量（ｑ／ｍ）を調整することができる。この構成は、請求項８に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、制御部８０は、トナー搬送開始以前に、前記電荷量（ｑ／ｍ）を調整する帯電量調整手段９２として機能する構成を有している。この構成により、所望の前記電荷量（ｑ／ｍ）となるように確実に調整することができる。この構成は、請求項９に係る本発明の実施の一形態に相当する。

また、本実施形態によれば、前記２成分現像剤は、非磁性トナーとこの非磁性トナーを帯電する磁性キャリアとが混合されたものであり、制御部８０は、現像剤担持体３に対する現像剤の供給開始以前に、前記２成分現像剤中の非磁性トナーの濃度を調整することで、前記電荷量（ｑ／ｍ）を調整する帯電量調整手段９２として機能する構成を有している。この構成により、前記電荷量（ｑ／ｍ）を容易に調整することができる。この構成は、請求項１０に係る本発明の実施の一形態に相当する。

なお、前述した実施形態では、トナー帯電量の調節方法として、現像剤の供給開始前のトナー濃度の調節、トナー供給終了後の付着トナー量に基づいた調節、トナー供給開始後（トナー供給中）のトナー帯電量に基づいた搬送周波数ｆ、搬送電圧Ｖｐｐによる調節を全て用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、複数種類のトナー帯電量調節方法のいずれかを用いても同様の効果が得られるものである。

また、前述した実施形態では、潜像形成時の帯電、露光値、トナー搬送部材２の表面電位に基づいて前記潜像ポテンシャルを推定した場合について説明したが、本発明はこのほかに、像担持体５２１の表面電位を測定する表面電位測定手段としての電位センサを設けても同様の効果が得られるものである。この構成により、前記潜像ポテンシャルの検知がより確実になる（精度が高まる）。この構成は、請求項４に係る本発明の実施の一形態に相当する。

次に、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置を図２１、図２２に示す。これは、第１の実施形態とは、各色ごとのドラム状の像担持体５２１に替えて、１本のベルト状の像担持体５６１を設けた点が相違している。なお、第１の実施形態と同様の構成には同一符号を付して説明を一部省略する。

図２１において、画像形成装置１′は、負帯電の有機感光体をベルト形状に構成したベルト状の像担持体５６１と、像担持体５６１を帯電させる帯電装置５６５と、像担持体５６１上に形成されたフルカラー画像を転写材５０６上に転写する転写ローラ５６８と、を有する構成である。

ベルト状の像担持体５６１は、駆動ローラ５６２、従動ローラ５６３及び転写対向ローラ５６４間に架け渡され、不図示の回転駆動機構によって図中、矢印方向に周回移動される。また、像担持体５６１には、像担持体５６１を帯電させる帯電装置５６５Ｋ、５６５Ｍ、５６５Ｃ、５６５Ｙ（以下「帯電装置５６５」と総称する場合もある）と、像担持体５６１上の静電潜像を現像する現像装置としての現像カートリッジ５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙ（以下「現像カートリッジ５６６」と総称する場合もある）とが、それぞれ各色ごとに対向しており、ベルト状の像担持体５６１の移動に従って順次トナー像を像担持体５６１上に重ねて形成するように構成されている（１パスカラー）。

また、現像カートリッジ５６６のトナー搬送部材２に像担持体５６１を挟んで対向する位置に、対向ローラ５６７Ｋ、５６７Ｍ、５６７Ｃ、５６７Ｙ（以下「対向ローラ５６７」と総称する場合もある）を配置している。更に、転写対向ローラ５６４に像担持体５６１を挟んで対向する位置に、転写ローラ５６８を配置している。

帯電装置５６５は、像担持体５６１の表面を一様帯電させるためのものであり、本実施形態ではコロナ帯電方式を採用している。コロナ帯電のように非接触の帯電手段を用いれば、上流側の現像カートリッジ５６６によって形成されたトナー像を乱すことなく、像担持体５６１を帯電させることができる。

なお、現像カートリッジ５６６は、本実施形態に係る現像装置であり、多少の形状の変更はあるが第１の実施形態で説明した現像装置５４１と同じ構成及び機能を有している。例えば、不図示のパターンセンサ（図１の５１６に相当する）、トナー濃度センサ（図５の７５に相当する）、付着量センサ（図３の５４２に相当する）、表面電位測定プローブ（図３の５４３に相当する）等を有している。更に、像担持体５６１の表面電位を測定する表面電位測定手段としての電位センサを設けてもよい。ここでも、第１の実施形態を適用し、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を現像するための現像カートリッジ５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙは、図２２に示すように、像担持体５６１が画像形成装置１′の本体から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザによる交換が可能となっている。

以上のように構成された画像形成装置１′について、その動作を説明する。

この画像形成装置１′においては、画像形成時に、帯電装置５６５によって像担持体５６１表面が一様に帯電させられる。すでに像担持体５６１上にトナー像が形成されている場合でも、トナー像を含め像担持体５６１の表面が一様帯電させられる。次いで、光書き込み装置５０２から画像情報に応じた光ビームが照射される。光ビームは帯電装置５６５と現像カートリッジ５６６の間を通過するため、すでに一様帯電させられた像担持体５６１に対して光ビームが照射されることとなり、負帯電性の感光体である像担持体５６１の表面では画像部に対応する領域が除電されて潜像が形成される。

次いで、現像カートリッジ５６６は、第１の実施形態と同様に像担持体５６１上に形成された潜像の画像部にトナー粒子を付着させ、潜像をトナー像として可視化する。以上の帯電、光ビーム照射、現像の工程が、前述のように各現像カートリッジとの対向部において繰り返され、像担持体５６１上に４色のトナー像が重ねられたフルカラー画像が形成される。ここでも、第１の実施形態を適用し、画像形成装置１′の制御部（図５の８０に相当する）は、現像剤担持体３に対する現像剤の供給開始前に、前述のようにトナー濃度を調整してトナー帯電量（トナーの単位質量当たりの電荷量（ｑ／ｍ）に相当する）を調整している。同じく、トナー搬送部材２に対するトナー供給開始後（トナー搬送中）に、前述の搬送周波数ｆ、搬送電圧Ｖｐｐによる調整方法に基づいてトナー帯電量を調整している。

一方、給紙装置５０５から送られた転写材５０６が、像担持体５６１と転写ローラ５６８との接触部へと搬送され、当該接触部において像担持体５６１上に形成されたフルカラー画像が転写ローラ５６８に印加された電圧によって転写材５０６上に転写される。その後、転写材５０６は定着装置５０４に到達すると、転写材５０６上のトナー像は加熱ローラ５０４ａ及び加圧ローラ５０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材５０６上に定着させられ、転写材５０６上にフルカラーの可視像が形成される。

このような本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１′において、帯電装置５６５は、帯電手段に相当する。現像カートリッジ５６６は、現像手段に相当する。不図示の付着トナー量検知部材（図３の５４２に相当する）は、電荷量検知手段に相当する。不図示の表面電位測定プローブ（図３の５４３に相当する）は、トナー搬送部材２の表面電位を測定する表面電位測定手段に相当する。電位センサ（不図示）は、像担持体５６１の表面電位を測定する表面電位測定手段に相当する。

ここで、前述した第１、第２の実施形態に限らず、本発明は、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラム等を用いたカラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置等にも適用可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る現像カートリッジの交換を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係るトナー搬送部材の概略構成を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る制御部の概略構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係るトナー搬送用のパルス状駆動波形を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るトナー搬送時にトナーの受ける力を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るトナー移動の過程を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る第２電圧印加手段の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る搬送領域及び現像領域に印加されるパルス状駆動波形を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るＥＨ現象の特性を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るＥＨ現象方式での飽和現像を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る露光エネルギーと像担持体の電位の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る付着トナー量と露光後電位の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るトナー帯電量の調整方法を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る搬送周波数とトナー帯電量の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る搬送周波数によるトナー帯電量の調整方法を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る搬送電圧とトナー帯電量の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る搬送電圧によるトナー帯電量の調整方法を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係るトナー帯電量とトナー濃度の関係を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る現像カートリッジの交換を示す断面図である。

符号の説明

１画像形成装置
２トナー搬送部材
３現像剤担持体
４現像剤収容部
５攪拌搬送スクリュー
７現像剤層規制部材
１１第１電圧印加手段
１２第２電圧印加手段
５０１現像カートリッジ
５０２光書き込み装置
５０３Ａ搬送ベルト
５０３Ｂ転写ローラ
５０４定着装置
５０５給紙装置
５０６転写材
５０７排紙部
５１１搬送ローラ
５１６パターンセンサ
５２１像担持体
５４１現像装置
５４２付着量検知部材（付着量センサ）
５４３表面電位測定プローブ
５５１クリーニング装置

Claims

トナー像を形成するための像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体の表面に露光を行う露光手段と、前記露光手段による露光によって前記像担持体に形成された潜像に対し、トナーを供給して前記潜像を現像する現像手段と、を備え、前記現像手段には、前記像担持体と対向して配置されると共に、所定の間隔で配置された複数の電極を有し、前記複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、トナーを搬送するトナー搬送部材を備え、前記トナー搬送部材により搬送されたトナーを、前記潜像のポテンシャルに応じて前記潜像に付着させ、前記像担持体の表面にトナー像を顕像化させて画像を形成するようにした画像形成装置において、
前記潜像を現像したとき、前記像担持体の表面に付着した前記トナーの単位質量当たりの電荷量を検知する電荷量検知手段と、前記電荷量検知手段により検知された前記トナーの単位質量当たりの電荷量に基づいて作像条件を調整する調整手段と、を備えたこと特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記電荷量検知手段は、前記潜像のポテンシャルを検知する潜像ポテンシャル検知手段と、前記潜像に付着したトナーの付着量を検知する付着量検知手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記潜像の形成時の帯電量、露光値、及び前記トナー搬送部材の表面電位に基づいて前記潜像のポテンシャルを検知することを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記像担持体の表面電位を測定する表面電位測定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記潜像ポテンシャル検知手段は、前記トナー搬送部材の表面電位を測定する表面電位測定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、作像条件として前記トナー搬送部材により搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量を調整することを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記トナー搬送部材に配置された複数の電極に印加する搬送電圧の周波数を変化させることで、前記搬送されるトナーの単位質量当たりの電荷量を調整することを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記トナー搬送部材に配置された複数の電極に印加する搬送電圧の電圧値を変化させることで、前記搬送されるトナーの電荷量を調整することを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記トナー搬送部材による前記トナーの搬送開始以前に、前記トナーの電荷量を調整することを特徴とする画像形成装置。
請求項９に記載の画像形成装置において、
前記トナーと前記トナーを帯電するキャリアとが混合された現像剤を担持すると共に、前記トナーを前記キャリアから解離して前記トナー搬送部材に供給するための現像剤担持体を備え、
前記調整手段は、前記現像剤担持体による前記現像剤の供給開始以前に、前記現像剤に含まれるトナーの濃度を調整することで、前記トナーの単位質量当たりの電荷量を調整することを特徴とする画像形成装置。