JP2009145808A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リード部白抜け及びキャリア付着を防止して、長期間に亘って、高画質の画像を安定して形成する画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ニップ下流に設けられた電極によりベタ現像でトナーが消費された現像剤の抵抗を測定し、測定された現像剤抵抗に基づいて画像形成条件を設定する。
【選択図】図１２

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像における現像性の安定化制御に必要な現像剤の抵抗測定技術に関する。

画像形成装置の中で現像剤の抵抗を測定する測定方法としては特許文献１〜３に開示されている方法が知られている。

特許文献１：
現像剤担持体上の現像剤層を規制する規制部材に検知電極を設け、現像剤の抵抗を測定する。

測定は、現像剤の特性変化を検知するために行われ、抵抗が変化した場合、現像剤を攪拌して現像剤の特性を回復させている。

特許文献２：
感光体上の静電潜像を現像した現像剤に検知電極を接触させて現像剤の抵抗を測定する。

現像剤抵抗の測定はトナー補給制御のために行われる。

特許文献３：
現像剤を収納する現像剤容器において、現像剤が流動する部分（例えば、搬送スクリューの部分）に検知電極を設け、現像剤の抵抗を測定する。

現像剤抵抗の測定は、現像剤の寿命を検知するために行われる。
特許第３５９７０４７号公報 特開平５−３１３４９６号公報 特開平６−１０２７４３号公報

電子写真プロセスでは、感光体、誘電体等の像担持体上に形成した静電潜像を帯電したトナーで現像してトナー像が形成される。

現像方式としては、トナーとトナーに電荷を付与するキャリアとを主成分とする２成分現像剤を用いた現像方式（２成分現像方式）が多く用いられている。

しかして、２成分現像方式では、キャリアの抵抗により画質が影響される。

キャリアの抵抗が高すぎる場合、リード部白抜けが発生し、キャリアの抵抗が低すぎる場合、キャリア付着が発生する。特に、現像ニップにおいて、感光体と現像剤担持体とが同方向に移動する方式においては、リード部白抜け及びキャリア付着が発生しやすい。

リード部白抜けを図１、２を用いて説明する。

図１は現像作用を示す模式図である。

現像ローラＧＲ上に形成された磁気ブラシＭＢはキャリアＣとトナーＴとにより形成され、キャリアＣの表面にトナーＴが主として静電気力で付着している。

感光体ＰＣに磁気ブラシＭＢが接触すると、感光体ＰＣ上の静電荷により引きつけられてトナーＴが磁気ブラシＭＢから感光体ＰＣに移動して付着し、トナー像ＴＺが形成される。

反転現像においては、トナーＴは感光体上の静電潜像と同極性に帯電されている。従って、トナーＴは感光体ＣＰの静電荷（マイナス電荷）が存在しない位置で感光体ＰＣに付着してトナー像ＴＺを形成する。

キャリアの抵抗が高い場合、磁気ブラシＭＢに小さな白○で示すカウンタチャージＣＣが発生するが、一般的に現像剤担持体の移動速度は感光体の移動速度に比較して速いので、感光体ＰＣ上のトナーＴが磁気ブラシＭＢに戻る現象が生ずる。

この現象により、濃度の低い画像に続いて、濃度の高い画像が現像される場合に、濃度の低い画像の、濃度の高い画像に隣接する部分が白く抜けるリード部白抜けと呼ばれる現象が発生する。

図２にこのリード部白抜けが発生した画像を示す。

図２において、矢印Ａは感光体ＰＣが現像ニップを通過する方向を示す。

現像は中間濃度画像Ｇ２の上部から開始され、中間濃度画像Ｇ２が現像された後に、ベタ黒画像Ｇ１が現像される。

中間濃度画像Ｇ２に続いて、ベタ黒画像Ｇ１が連続して現像される場合、中間濃度画像Ｇ２を形成しているトナーがベタ黒画像Ｇ１に近い位置において、ベタ現像によりトナーが消費された磁気ブラシＭＢに吸引されて、感光体ＰＣから磁気ブラシＭＢに移動する。

その結果、ベタ黒画像Ｇ１と中間濃度画像顔図Ｇ２との間に低濃度部Ｗが形成される。

リード部白抜けは、現像ニップにおいて現像ローラＧＲが感光体ＰＣとを同方向に移動して現像が行われる場合に発生する。

図１を参照してキャリア付着について説明する。キャリア付着は、キャリアの抵抗が低い場合、現像スリーブＧＳに印加された電圧により、磁気ブラシＭＢから感光体ＰＣに向かって電流が流れる放電が起こり、放電の結果として、感光体ＰＣにキャリアＣが付着する。

図３はキャリアの抵抗とリード部白抜け及びキャリア付着との関係を示す。

図３（ａ）に示されるように、キャリアの抵抗が高いほどリード部白抜けが顕著になり、図３（ｂ）に示すように、キャリアの抵抗が低いほどキャリア付着が顕著になる。

なお、図３（ａ）に示す結果は、画像の肉眼で観察し判定したものであり、レベル３以下が許容できる範囲ということができる。

図３（ｂ）ではＡ４サイズ画像におけるキャリア付着の数を示しており、５０個以下が許容範囲であるということができる。

このように、リード部白抜けとキャリア付着とは、キャリア抵抗に対して互いに反対の方向に変化し、両者はトレードオフの関係にあるので、現像条件の設定可能範囲は限られたものとなる。

従って、適切な現状条件を設定するには、キャリア抵抗を正確に把握することが必要である。しかるに、キャリアはトナーと混合された現像剤の形態で画像形成装置内に存在するために、キャリア抵抗を画像形成装置内で測定することは不可能であり、現像剤抵抗から推定する以外に、画像形成装置内のキャリアの抵抗を把握することは不可能である。ところが、現像剤抵抗は主として、トナー抵抗及びキャリア抵抗により決まり、トナー濃度により現像剤抵抗は大きく左右される。

また、現像剤抵抗は、現像剤の嵩密度により変化する。

特許文献１〜３は、現像剤抵抗の測定方法を提案しているが、特許文献１〜３の方法で測定された現像剤抵抗は、トナー抵抗を含んだものであり、トナー濃度による影響を受けた値であって、特許文献１〜３の方法により測定された現像剤抵抗からキャリア抵抗を把握することはできない。

さらに、特許文献１、３の方法では嵩密度による影響を受けて現像剤抵抗が測定され、キャリア抵抗を把握することができない。

したがって、特許文献１〜３の方法をリード部白抜け及びキャリア付着を防止するための条件設定に用いることはできない。本発明は、キャリア抵抗を高い精度で推定することを可能にする現像剤抵抗を測定することにより、リード部白抜け及びキャリア付着を良好に防止することを可能にした画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は、下記の発明により達成される。
１．
トナー像を担持し移動可能なトナー像担持体、
該トナー像担持体に対向して配置され、トナーとキャリアを含有する２成分現像剤を担持し現像を行う移動可能な現像剤担持体、
現像条件設定手段、
前記トナー像担持体を現像した後に前記現像剤担持体上に存在する前記２成分現像剤の抵抗を測定する抵抗測定手段及び
前記抵抗測定手段の測定結果に基づいて、画像形成条件を制御する制御手段を有し、
前記抵抗測定手段は、前記現像条件設定手段によりベタ現像条件が設定され、ベタ現像が行われた後の前記２成分現像剤の抵抗を測定することを特徴とする画像形成装置。
２．
前記抵抗測定手段は、前記トナー像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像ニップに対して、前記現像剤担持体の移動方向下流側に配置された電極を有することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．
記録紙に画像を形成する画像形成モード及び前記画像形成条件を設定する条件設定モードを有し、前記抵抗測定手段は、前記画像形成モードにおいては非測定状態に設定され、前記条件設定モードにおいては、測定状態に設定されることを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４．
前記ベタ現像条件では、前記画像形成モードにおける最高濃度以上の濃度のトナー像を形成する現像条件が設定されることを特徴とする前記３に記載の画像形成装置。
５．
直流電源及び交流電源で構成される現像バイアス電源を有し、
前記画像形成条件は、前記交流電源の電圧を含むことを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
６．
前記ベタ現像条件では、前記現像剤担持体が前記トナー像担持体よりも遅い速度で移動することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
７．
現像バイアス電源を有し、前記ベタ現像条件では、前記現像バイアス電源が前記画像形成モードにおけるよりも絶対値において高い現像バイアス電圧を印加することを特徴とする前記３又前記４記載の画像形成装置。
８．
前記現像剤担持体は、回転する現像スリーブを有するとともに、該現像スリーブ内に固定設置され、複数の磁極を有する磁石ロールを有し、
前記電極は前記磁極の一つに対向する位置に配置されたことを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。
９．
前記条件設定モードは、所定枚数の画像形成毎又は前記現像剤担持体の所定回数回転毎に実行されることを特徴とする前記３又は前記４に記載の画像形成装置。
１０．
前記条件設定モードは、所定量以上の環境変化があった時に実行されることを特徴とする前記３、前記４又は前記９に記載の画像形成装置。
１１．
前記条件設定モードは、前記画像形成装置が所定時間以上作動しなかった場合に実行されることを特徴とする前記３、前記４，前記９又は前記１０に記載の画像形成装置。

本発明においては、ベタ現像により、キャリア抵抗の推定にはノイズとなるトナーが消費された現像剤の抵抗を測定しているので、現像剤抵抗から高い精度でキャリア抵抗を推定することが可能となり、キャリア抵抗の変化により発生するリード部白抜けやキャリア付着を十分に防止することが可能となる。これにより、高画質の画像を長期間にわたって安定して形成する画像形成装置が実現される。

以下に、本発明の実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示し、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通常、複合機と呼ばれる装置を示す概略構成図である。

画像形成装置は、本体の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを有し、本体は、画像読取部１、画像形成部３、操作表示部４、給紙部５、排紙再給紙部６、および、定着装置７等から構成されている。

自動原稿送り装置ＡＤＦは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿分離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読取部１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１において読取が行われる。

原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読取が行われる。読取が終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。

画像読取部１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置において、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６の出力は、Ａ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされて画像データとして保存される。

露光装置３３は、レーザダイオードを光源として有し、画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電装置３２によって一様帯電されて回転している感光体３１の表面を走査露光して、感光体３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光装置３３の光源としては、画像データに基づいて感光体３１をドット露光する光源を用いることができ、レーザダイオードの他に、ＬＥＤアレイ、液晶、プラズマ等を用いることができる。

前記静電潜像は、画像形成部３の現像装置３４により反転現像されて、トナー画像が感光体３１上に形成される。

トナー像形成のタイミングに対応して、手差し給紙部５５、もしくは、記録紙Ｓを収容するカセットやトレイを有する給紙部５からは、記録紙Ｓが給送される。

記録紙Ｓは更に、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって像担持体上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。

転写領域において、感光体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された記録紙Ｓに転写される。

トナー画像を担持した記録紙Ｓは、分離装置３６の作用により、感光体３１の表面から分離し、定着装置７に送られる。

定着装置７において、トナー画像を担持した前記記録紙Ｓは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により加熱・加圧を受けることにより定着処理されて、排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。

なお、記録紙Ｓを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録紙Ｓを排紙再給紙部６に導き、記録紙Ｓをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。

また、記録紙Ｓの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録紙Ｓを、切換ガイド６２により排紙再給紙部６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。

一方、記録紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた感光体３１の表面は、クリーニング装置３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。

画像形成においては、矢印で示すように時計方向に回転する感光体３１に対して、帯電装置３２の帯電及び露光装置３３の露光により感光体３１上に静電潜像が形成され、現像装置４の現像によりトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写装置３５により記録紙Ｓに転写され、転写されたトナー像が定着装置７により定着される。

図５は現像装置３４の構造を示す図である。

現像装置３４はトナー及びキャリアを主成分とする２成分現像剤（以下現像剤という）を収容し、感光体３１上の静電潜像を現像する。

現像装置３４は現像室ＤＡと搬送・攪拌室ＤＢとに仕切られ、現像室ＤＡには、現像ローラ及び搬送・攪拌スクリュー３４４が配置される。

現像ローラは矢印で示す時計方向Ｗ１に回転する現像剤担持体としての現像スリーブ３４１及び複数の磁極（現像磁極Ｍ１、反発磁極Ｍ２、Ｍ３、規制磁極Ｍ４、搬送磁極Ｍ５）を備えた固定の磁石ロール３４２で構成される。

現像スリーブ３４１の上方に、現像スリーブ３４１上を搬送される現像剤の量を規制する規制部材３４３が配置される。

現像スリーブ３４１に近接して電極３４６が配置される。電極３４６は円柱状であり、図示のＷ２で示すように反時計方向に回転する。即ち、現像スリーブ３４１に対向する電極３４６の周面は現像スリーブ３４１の周面と同方向に移動する。

電極３４６は、現像スリーブ３４１が感光体３１に対向する現像ニップよりも現像スリーブ３４１の移動方向に関して下流側に配置され、感光体３１上の静電潜像を現像した後の現像剤に接触する。

電極３４６の周面が現像スリーブ３４１の周面と同一方向に移動することにより、現像ニップを通過した現像剤は、現像室ＤＡに円滑に送られ、現像剤こぼれが防止される。また、現像装置の現像ニップ下流側に溜まりやすい飛散トナーも現像室ＤＡに送り込まれるので、トナーこぼれが防止される。

電極３４６は反発磁極Ｍ２に対向する位置に配置されることが好ましい。即ち、磁極により形成された磁気ブラシの穂が高い部分で電極３４６を接触させることが好ましく、現像剤にかかるストレスを抑制しながら、電極３４６を確実に磁気ブラシに接触させることができる。

搬送・攪拌室ＤＢには搬送・攪拌スクリュー３４５が配置される。

３６０は現像バイス電源の直流電源、３６１は現像バイアス電源の交流電源であり、現像スリーブ３４１には直流に交流が重畳されたバイアス電圧が印加される。

３６３は切替スイッチであり、通常モード、即ち、画像形成モードにおいては端子３６３Ａが接続され、電極３４６に現像スリーブ３４１と同じ電圧が印加される。

条件設定モードにおいては、切替スイッチの端子３６３Ｂが接続され、該端子３６３Ｂがアース電位とされる。

３６４は端子３６３Ｂに流れる電流を計測する電流計である。

次に画像形成装置の作動について説明する。

画像形成装置は記録紙に画像を形成する画像形成モード及び画像形成モードにおける画像形成条件を設定する条件設定モードで作動する。

条件設定モードは、常に適正な画像形成条件を設定するモードであり、条件設定モードでは、画像形成装置内外の条件の変化に対応して画像形成条件が調整され、次に説明するように、現像剤抵抗の測定結果に基づいた画像形成条件の設定が行われる。

条件設定モードは、所定枚数の画像形成毎に、現像ローラの所定数回転毎に、温度又は湿度を含む環境が所定以上変化した場合、所定長以上長い時間に亘る休止後に画像形成装置が作動する場合等に実行される。
＜条件設定モード＞
条件設定モードでは現像剤抵抗が測定され、測定された現像剤抵抗に基づいて画像形成条件が設定される。

このモードにおいては、ベタ現像を行う現像条件が設定される。即ち、帯電装置３２が作動せず、感光体３１はその表面電位がアースの状態で回転する。

また、切替スイッチ３６３の端子３６３Ｂが接続され、端子３６３Ｂはアース電位となるとともに、直流電源３６０が接続され、交流電源３６１が接続されないので現像スリーブ３４１には直流電圧が印加される。負帯電トナーが用いられる実施の形態では、負の現像バイアスが印加される。

感光体３１及び現像スリーブ３４１の回転により、感光体３１は現像バイアスによりベタ現像される。

ベタ現像により、現像スリーブ３４１と感光体３１とが対向する現像ニップを通過した現像剤におけるトナーの濃度がきわめて低くなる。

電流計３６４により計測される電流は、このようにベタ現像によりトナーが消費され、トナー濃度が低下した現像剤を流れる電流となり、電流計３６４により計測された電流から計算された現像剤抵抗は、キャリア抵抗に近いものとなる。

現像剤抵抗ＤＶＲは次の式にしたがって計算される。

計算は図９に示す制御手段３７０により行われ、電流計３６４及び制御手段３７０は現像剤抵抗測定手段を構成する。

現像剤抵抗ＤＶＲ＝（Ｖ／Ｉ）Ｋ
Ｖ：現像バイアス電圧
Ｉ：電流計３６４を流れる電流
Ｋ：電極面積等により決まる装置係数
図５に示す例では、現像剤抵抗測定において直流電源３６０のみが接続され、交流電源３６１はスイッチにより回路接続されない。

図６は現像剤抵抗とトナー濃度との関係の一例を示す。

図６において、横軸はトナー濃度（％）を表す。

縦軸は現像剤抵抗を表し、例えば、１０^１４Ω・ｃｍを１４のように現像剤抵抗Ω・ｃｍを１０のべき数で示している。

トナー消費率が７５％であり、ベタ現像によりトナー濃度２％に低下した現像剤では、図６の横軸の目盛２で示すように、トナー濃度０（ゼロ）であるキャリアの約抵抗１０^１０Ω・ｃｍに対して、ベタ現像現像剤の抵抗が１０^１１Ω・ｃｍとなる。

これは、キャリア抵抗と現像剤抵抗との差が１桁となり、キャリア抵抗に近い現像剤抵抗が測定されたことを示す。

このように、キャリア抵抗に近い現像剤抵抗を測定することにより、測定された現像剤抵抗からキャリア抵抗を正確に推定することが可能になる。

キャリア抵抗に近い現像剤抵抗は、ベタ現像を行って、トナー濃度を低下させた現像剤の抵抗を測定することにより得られる。

また、規制部材３４３の下流側に電極３４６を配置して現像剤抵抗を測定することにより、常にほぼ一定の現像剤量で測定が行われ、嵩密度による影響もほぼ無くすることができる。

なお、ベタ現像における現像条件の設定如何によっては、トナー濃度が非常に低くなり、キャリア抵抗を高い精度で測定することも可能である。

図６の例では、トナー濃度２％以下で、キャリア抵抗の推定が可能な現像剤抵抗が得られているが、キャリアやトナーの処方によっては、キャリア抵抗の推定を可能とするトナー濃度の上限は２％と異なる値となる。

例えば、トナー抵抗が変わる場合には、前記上限が変わる。

このようにキャリア抵抗を正確に推定することを可能にする現像剤抵抗測定方法として、ベタ現像後の現像剤の抵抗を測定する測定方法が用いられるが、ベタ現像としては、記録紙に画像を形成する画像形成モードにおける最高濃度以上の濃度のベタ画像を形成する画像形成方法が好ましい。

したがって、ベタ現像においては、画像形成モードにおける最高濃度以上の濃度のベタ画像を形成する現像条件が設定される。

このような現像条件を構成する各種条件としては、感光体の帯電条件、現像バイアス、感光体の移動線速度と現像スリーブの移動線速度の比等がある。

なおベタ現像は、周知のように一様な濃度の画像を形成するものであるが、本発明においては、１ページの画像全体に一様な濃度の画像を形成する必要はなく、電極３４６により現像剤抵抗を測定するのに必要な領域内でベタ現像が行われればよく、電極３４６の回転軸方向の長さ全域に亘るベタ現像が行われればよい。

次に、電極３４６の位置、即ち、ベタ現像によりトナーを消費し、所望の低い値にまで低下したトナー濃度の現像剤を得る現像条件についてについて説明する。

感光体電位Ｖ０と現像バイアスＶと速度比θとを調整することにより、ベタ現像の現像条件が設定される。

反転現像においては、感光体は非帯電状態、即ち、感光体電位Ｖ０がアース電位に設定される。

図７は現像バイアスを変化させたときの現像剤（後に説明する実施例で使用した現像剤）におけるトナー濃度の変化の例を示す。

図示のように、現像バイアス（直流電圧）の値を絶対値において高くする程、トナー濃度が低下する。

なお、図７は速度比θ（現像スリーブ線速度／感光体線速度）２．０とした時の測定値である。

図８は、速度比θを変化させたときの現像剤トナー濃度の変化例を示す。

図示のように、速度比θを増すと現像剤トナー濃度が上昇する。

なお、図８は、現像バイアスＶ＝−８００Ｖとした時の測定値である。

図７、８の実験結果から、
現像バイアスＶ＝−１０００Ｖ、速度比θ＝０．５、感光体電位Ｖ０をアース電位としたベタ現像により、トナー濃度を２％とすることができた。

実験結果を要約すると、現像バイアスが絶対値において、画像形成モードにおけるよりも高く、また、現像スリーブ３４１の線速度が感光体３１の線速度よりも遅い速度とすることにより、良好なベタ現像を行うことができた。

なお、現像剤抵抗の測定において、現像バイアスとして直流に交流が重畳された現像バイアスを用いることも勿論可能である。さらに、ＡＣ電圧を用いて、現像剤抵抗を測定することも可能である。

ＤＣ＋ＡＣ、又はＡＣを用いて現像剤抵抗を測定する場合は、実効電圧と実効電流が抵抗値の計算に用いられる。
＜画像形成モード＞
現像スリーブ３４１に直流電源３６０及び交流電源３６１により現像バイアスが印加され、現像スリーブ３４１が時計方向Ｗ１に回転し、反時計方向Ｗ３に回転する感光体３１上の静電潜像を現像する。

切替スイッチ３６３は、その端子３６３Ａが接続しており、電極３４６には現像スリーブ３４１と同じバイアスが印加される。

また、現像スリーブ３４１上の現像剤は電極の位置を通過した後に、周知のように、磁石ロール３４２の反発磁界により現像スリーブ３４１から搬送・攪拌スクリュー３４４に落下する。

図９に示す制御手段３７０が条件設定モードにおいて、電流計３６４の計測値に基づいて現像剤抵抗を測定する抵抗測定手段を構成するとともに、画像形成モードにおいて、測定された現像剤抵抗に基づいて画像形成条件を制御する制御手段である。

制御手段３７０は具体的には、交流電源３６１を制御して、リード部白抜け及びキャリア付着による画質低下を防止する制御を行う。

この画質制御を図１０〜１２を用いて説明する。

リード部白抜け及びキャリア付着を防止する画質制御は、交流バイアスの制御により行われる。

交流バイアスの制御としては、ピーク ツー ピーク（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）電圧の制御が用いられる。

即ち、制御手段３７０は電流計３６４の出力に基づいて、交流電源３６１を制御する。

図１０は、キャリア抵抗１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１２Ωｃｍに対する各交流バイアス電圧におけるリード部白抜けの発生状況を示す。

なお、白抜けレベルは形成された画像を目視判定したものである。

図１０から明らかなように、キャリア抵抗が高い程、リード部白抜けが多く発生し、また、現像バイアスＡＣｐｐを高くすることにより、リード部白抜けが抑制される。

なお、ＡＣｐｐは交流バイアス電圧のピーク ツー ピーク電圧である。

図１１は、キャリア抵抗１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１２Ωｃｍに対する各交流バイアス電圧におけるキャリア付着の発生状況を示す。

なお、キャリア付着レベルは、Ａ４サイズの画像内における付着キャリアをルーペを用いて計数した個数である。

図１１から明らかなように、キャリア抵抗が低い程、キャリア付着が多く発生し、また、現像バイアスＡＣｐｐを低くすることにより、キャリア付着が抑制される。

図１０、１１の実験結果から、種々な値に変化するキャリア抵抗に対して、リード部白抜け及びキャリア付着を起こさない現像バイアスＡＣｐｐの条件を設定することができる。

一方、図６を用いて説明したように、トナー濃度が低い現像剤の抵抗からキャリア抵抗を正確に測定することが可能であり、ベタ現像後の現像剤抵抗からキャリア抵抗が推定される。

図１０、１１に示すリード部白抜け及びキャリア付着を起こさないキャリア抵抗に関連した現像バイアス条件と、図６に示すキャリア抵抗に対する現像剤抵抗の関係から、リード部白抜け及びキャリア付着を起こさない現像剤抵抗に関連した現像バイアスＡＣｐｐの条件を決定することができる。

図１２は、この様にして決定されたべた現像後の現像剤抵抗に対するリード部白抜け及びキャリア付着を起こさない現像バイアス条件ＡＣｐｐのテーブルを示す。

図１３は、本発明の他の実施の形態における現像装置を示す。

本実施の形態でも、現像ニップにおける現像スリーブ３４１の移動方向Ｗ１と感光体３１の移動方向Ｗ３は現像ニップにおいて同方向である。

現像スリーブ３４１は図示のように、現像ニップにおいて上方に移動し、現像ニップの下流に配置される電極３４６は現像スリーブ３４１の上方に配置される。

電極３４６は図示のように現像スリーブ３４１に対向する位置で、現像スリーブ３４１の移動方向Ｗ１と同じ方向Ｗ２に移動する。

現像装置３４は現像室ＤＡ、搬送・攪拌室ＤＢ及び回収室ＤＣを有し、前記実施の形態と同様に、現像室に搬送・攪拌スクリュー３４４が配置され、搬送・攪拌室ＤＢに搬送・攪拌スクリュー３４５が配置される。

回収室ＤＣには、はぎ取りローラ及び搬送スクリュー３５０が配置される。

はぎ取りローラは回転するはぎ取りスリーブ３４８及び固定の磁石ロール３４９で構成される。

はぎ取りローラは現像スリーブ３４１上の現像剤をはぎ取り、搬送スクリュー３５０へと搬送する。

＜現像装置の構成＞
（１）実施例
図５に示し、下記の具体的構造を持つ現像装置を用いた。
・現像ローラ：長手方向の長さ３３０ｍｍ、直径２５ｍｍの円筒状非磁性ＳＵＳ現像スリーブ＋固定磁石ロール
現像スリーブの表面は表面粗さ２０μｍにサンドプラスト処理
・規制部材：磁性ＳＵＳ（厚さ１ｍｍ）
・現像剤搬送量：３５０ｇ／ｍ^２
・抵抗測定電極：直径７ｍｍの円柱状非磁性ＳＵＳ、
長さ３３０ｍｍ
現像スリーブとの間隔０．３ｍｍ
・現像バイアス：ＡＣ＋ＤＣ
但し、ＤＣのみ印加可能
・感光体 ：有機感光体
直径６０ｍｍ
・電流計 ：アナログ出力付き電流計
現像剤抵抗ＤＶＲは次の式により計算される。
ＤＶＲ（Ω・ｃｍ）＝（Ｖ／Ｉ）×Ｋ
Ｋ＝Ｎ×Ｌ／Ｄｓ
Ｖ：現像スリーブと感光体間の電圧
Ｉ：測定電流
Ｎ：現像スリーブと抵抗測定電極間のニップ幅
（現像スリーブと測定電極間のニップ幅は、現像スリーブと測定電極とを停止させた状態で、測定電極をアース電位に設定し、現像バイアスとしてＤＣ−１０００Ｖを印加したときに測定電極上に形成されたトナー帯の測定電極回転方向の長さである。）
Ｌ：抵抗測定電極の軸方向長さ
Ｄｓ：ニップ幅Ｎにおける現像スリーブと抵抗測定電極間の平均間隔
（２）比較例１
図５に示し実施例１と同じ構造を有する現像装置を用い、
条件設定モードにおいて現像を行わず、電極３４６の電流値から現像剤抵抗を測定した抵抗に基づいて交流バイアスを制御して画像を形成した。
（３）比較例２
図１４に示す現像装置を用い、規制部材３４３に電流計３６４を接続し、規制部材３４３の位置を通過する現像剤の抵抗を測定した。

比較例１、２では、測定された現像剤抵抗に対して、交流バイアス制御を行ったが、制御テーブルとしては、図１５に示すものを用いた。

図１５に示すテーブルは、図１０、１１と同様な予備実験により、リード部白抜け及びキャリア付着を防止できる適正な交流バイアスを求めて作成したものである。
＜キャリア＞
フェライトを樹脂被覆したキャリア（体積平均粒径３３μｍ）
＜トナー＞
乳化重合法で作成したトナー（体積平均粒径６．５μｍ）
＜現像剤抵抗の精度＞
現像剤のトナー濃度を７％、８％、９％に調整して、電流計３６４の測定電流値に基づいた現像剤抵抗を測定した。

測定結果を図１６に示す。なお、図１６、１７、１８においても、抵抗Ω・ｃｍを１０のべき数で示している。

図１６は異なるトナー濃度の現像剤抵抗を示す。

実施例の現像剤では、トナー濃度の変化に対して抵抗の変化がほとんどないのに対して、比較例１、２の現像剤では、トナー濃度増加に対して抵抗が増加している。

また、図１６に示す結果、即ち、実施例が比較例に対して低い抵抗値を示すのみでなく、比較例に比較して実施例では、大きな電流が検出されることを意味し、より高い精度で抵抗値測定ができることを意味する。

図１７は帯電量の異なるトナーを含有し嵩密度が異なる現像剤の抵抗値を示す。

図１７において、Ｈは６０μＣ／ｇの電荷を有するトナーを含有する現像剤を、Ｍは４０μＣ／ｇの電荷を有するトナーを含有する現像剤を、Ｌは２０μＣ／ｇの電荷を有するトナーを含有する現像剤をそれぞれ示す。

なお、トナーの帯電量と現像剤の嵩密度との関係は次のとおりである。

トナーの帯電量が小さいと、キャリア粒子間の拘束力が弱くなって、トナー、キャリアの集合状態が粗になるので、単位体積当たりの現像剤質量が小さくなる。即ち、現像剤の嵩密度が低くなる。反対にトナーの帯電量が大きいと、嵩密度が高くなる。

なお、使用した現像剤のトナー濃度は８％である。

図１７から明らかなように、実施例の現像剤では、トナーの帯電量に拘わらずほぼ一定の抵抗を示している。

これに対して、比較例２では帯電量の変化に対する現像剤抵抗の顕著な変化が見られ、規制部材に進入する現像剤の嵩密度変化の影響を大きく受けていることが判る。

比較例１では実施例と同様に規制部材の下流側で現像剤抵抗を測定しているので嵩密度変化による影響は少ないが、トナー濃度に対する現像剤抵抗に関して前記に説明したように、実施例に対して比較例が高い抵抗であり、トナーによる影響を受けているために、キャリア抵抗を高精度で推定することができないことを示している。

さらに、長期間使用時に現像剤抵抗の変化を調べた。

図１８は初期、中期｛１００ｋＰ（１０００００プリント）時｝、及び末期（２００ｋＰ）時における測定現像剤抵抗及びキャリア抵抗を示す。

図１８から明らかなように、実施例では、現像剤抵抗がキャリア抵抗に近いとともに、実施例の抵抗変化曲線がキャリアの抵抗変化曲線とほぼ同じ形状となっている。

したがって、実施例の現像剤では、測定された現像剤抵抗からキャリア抵抗を高精度で推定することが可能であり、画像形成における現像条件設定において、キャリア抵抗の変化に対応した現像条件を高精度で制御することが可能となる。

これに対して、比較例１、２では現像剤抵抗がキャリア抵抗よりも高いのみでなく、比較例１，２の抵抗変化曲線がキャリアの抵抗変化曲線の異なる形状になっており、測定された抵抗に基づいたキャリア抵抗の推定精度が低くなる。

リード部白抜けとキャリア付着とはトレードオフの関係にあり、両者に対する適正条件を設定するには、高精度の画像形成条件制御が必要条件となるが、実施例ではこの必要条件を満足させることができるに対して、比較例ではこの必要条件を満足させることができない。

なお、図１８におけるトナー濃度８％時の現像剤特性を示す細い実線で示す例は、高い値で現像剤抵抗が測定された場合でも、キャリア抵抗を精度良く推定することができる例であるが、
このような現像剤や現像装置を作成することは実際上困難である。

次に、実際に画像を形成した試験について説明する。

実施例では、図１２に示す画像形成条件、即ち、現像剤抵抗に対応した現像バイアスＡＣｐｐを印加して画像を形成した。

比較例１，２では、図１５に示す画像形成条件、即ち、現像剤抵抗に対応した現像バイアスＡＣｐｐを印加して画像を形成した。

リード部白抜け及びキャリア付着に関して調べた結果を表１に示す。

表中○は、良好な結果を示し、×は良好でなかったことを示し、図３を用いて前記に説明した判定基準に従って判定したものである。

表１に示されるように、実施例では、リード部白抜け及びキャリア付着が初期から末期を通じて、十分に防止されたが、比較例１、２では、これらの現象による画像欠陥が観察された。

なお、比較例２では、中期以降、現像ニップ下流部にトナーが溜まり、トナーこぼれによる画像汚れが発生した。

現像作用を示す模式図である。 このリード部白抜けが発生した画像を示す。 キャリアの抵抗とリード部白抜け及びキャリア付着との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 現像装置の一例の構造を示す図である。 現像剤抵抗とトナー濃度との関係を示すグラフである。 現像バイアスを変化させたときの現像剤のトナー濃度の変化を示すグラフである。 速度比θを変化させたときの現像剤トナー濃度の変化を示すグラフである。 画像形成条件を設定する制御系のブロック図である。 キャリア抵抗１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１２Ωｃｍに対する各交流バイアス電圧におけるリード部白抜けの発生状況を示すグラフである。 キャリア抵抗１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１２Ωｃｍに対する各交流バイアス電圧におけるキャリア付着の発生状況を示すグラフである。 実施例における交流バイアスの設定値を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態における現像装置を示す図である。 比較例２において用いた現像装置を示す図である。 比較例１、２における交流バイアスの設定値を示すグラフである。 トナー濃度の異なる現像剤を用いたときの現像剤抵抗の測定値を示すグラフである。 帯電量の異なるトナーを含有する現像剤を用いたときの現像剤抵抗の測定値を示すグラフである。 初期、中期及び末期における測定現像剤抵抗及びキャリア抵抗を示すグラフである。

符号の説明

３１ 感光体
３４ 現像装置
３４１ 現像スリーブ
３４３ 規制部材
３６０ 直流電源
３６１ 交流電源
３６３ 切替スイッチ
３６４ 電流計
３７０ 制御手段

Claims (11)

1. トナー像を担持し移動可能なトナー像担持体、
   該トナー像担持体に対向して配置され、トナーとキャリアを含有する２成分現像剤を担持し現像を行う移動可能な現像剤担持体、
   現像条件設定手段、
   前記トナー像担持体を現像した後に前記現像剤担持体上に存在する前記２成分現像剤の抵抗を測定する抵抗測定手段及び
   前記抵抗測定手段の測定結果に基づいて、画像形成条件を制御する制御手段を有し、
   前記抵抗測定手段は、前記現像条件設定手段によりベタ現像条件が設定され、ベタ現像が行われた後の前記２成分現像剤の抵抗を測定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記抵抗測定手段は、前記トナー像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像ニップに対して、前記現像剤担持体の移動方向下流側に配置された電極を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 記録紙に画像を形成する画像形成モード及び前記画像形成条件を設定する条件設定モードを有し、前記抵抗測定手段は、前記画像形成モードにおいては非測定状態に設定され、前記条件設定モードにおいては、測定状態に設定され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. 前記ベタ現像条件では、前記画像形成モードにおける最高濃度以上の濃度のトナー像を形成する現像条件が設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 直流電源及び交流電源で構成される現像バイアス電源を有し、
   前記画像形成条件は、前記交流電源の電圧を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ベタ現像条件では、前記現像剤担持体が前記トナー像担持体よりも遅い速度で移動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 現像バイアス電源を有し、前記ベタ現像条件では、前記現像バイアス電源が前記画像形成モードにおけるよりも絶対値において高い現像バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項３又は又は請求項４記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤担持体は、回転する現像スリーブを有するとともに、該現像スリーブ内に固定設置され、複数の磁極を有する磁石ロールを有し、
   前記電極は前記磁極の一つに対向する位置に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
9. 前記条件設定モードは、所定枚数の画像形成毎又は前記現像剤担持体の所定回数回転毎に実行されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置。
10. 前記条件設定モードは、所定量以上の環境変化があった時に実行されることを特徴とする請求項３、請求項４又は請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記条件設定モードは、前記画像形成装置が所定時間以上作動しなかった場合に実行されることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項９又は請求項１０に記載の画像形成装置。