JP2009237259A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置において現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量を安定化でき、ひいてはそれだけ良好な画像を安定的に形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体４１と、現像領域への現像剤搬送量等を規制する規制部材４３、４４と、現像担持体へ現像剤を供給する供給部材４２と、部材４２に接触して部材４２から現像剤担持体４１へ供給される現像剤の量を規制するとともに現像剤に予備荷電する予備規制部材４８を備えている現像装置４を有する画像形成装置Ａ。予備規制部材４８にはバイアスＶｒｂが、供給部材４２にはバイアスＶｒが、現像剤担持体４１にはバイアスＶｂが印加され、｜現像バイアスＶｂ｜≧｜供給バイアスＶｒ｜且つ｜現像バイアスＶｂ｜≧｜予備荷電用バイアスＶｒｂ｜の関係を満足する範囲において、検知部ＳＥにより検知される現像装置状態に応じて、バイアスＶｒｂ及びＶｒのうち少なくとも一方が調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置では、静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。

ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置のように、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。

このような画像形成装置における現像装置は、現像剤を担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像剤担持体を備えているのが一般的であり、さらに、現像領域へ搬送される途中で現像剤担持体上の現像剤の厚さ等を規制する現像剤規制部材や、現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材等を備えている。

小型、低速の画像形成装置において採用されていることが多い、トナーを主体とする所謂一成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤担持体へ一成分現像剤を供給する現像剤供給部材に予備規制部材を接触させたものも知られている。

例えば、特開平７−７２７３２号公報には、現像ローラとこれに一成分現像剤（トナー）を供給する供給ローラの相互接触部より供給ローラの回転方向において上流側で該供給ローラと接触する予備規制部材を設け、この予備規制部材により供給ローラから現像ローラへ供給される現像剤の量を規制するとともに該現像剤に予備荷電し、それにより、ひいては、該現像ローラにて静電潜像現像のために現像領域へ供給される現像剤の量及び帯電量を安定化して良好に現像を行えるようにすることが記載されている。

特開平８−８７１７４号公報には、現像ローラに一成分現像剤（トナー）を供給する供給ローラを有する現像装置において、該供給ローラに予備規制部材を接触させ、該予備規制部材に供給ローラに印加するバイアスと同電位のバイアスを印加するか、又は現像剤を供給ローラ側へ移行させるバイアスを印加することで、ひいては、現像ローラにて静電潜像現像のために現像領域へ供給される現像剤の量及び帯電量を安定化させることが記載されている。

現像領域へ供給される現像剤（トナー）の量及びその帯電量を安定させることは、良好な画像を安定的に形成するうえで大切である。

特開平７−７２７３２号公報 特開平８−８７１７４号公報

しかしながら、特開平７−７２７３２号公報や特開平８−８７１７４号公報に記載された現像装置によると、高温高湿環境におけるように現像剤（トナー）の荷電性が低下する条件下では、供給ローラとこれに接触させた規制部材との間にバイアスを印加して現像剤の荷電性をアシストすることができるが、低温低湿環境におけるように現像剤（トナー）の荷電性が増す条件下では、現像剤が荷電過多になり、荷電過多になった現像剤が現像ローラに供給される恐れがある。このように現像ローラに供給される荷電過多の現像剤は、現像ローラに対して設けられている規制部材では十分規制されないまま現像領域へ向け搬送され、これにより現像領域へ搬送される現像剤量が増加し、そのために現像装置から現像剤こぼれが発生する等の問題が発生するようになる。

現像ローラに対して設けられている規制部材を強く現像ローラに押圧して現像剤搬送量を所期のものに規制しようとすると、現像剤が現像ローラ表面に擦り付けられ、これにより所謂現像剤のフィルミングが発生し、その後の現像に支障を来すようになる。

また、現像装置について一般的に言えることであるが、一成分現像剤（トナー主体の現像剤）を用いる現像装置においても、現像領域へ供給されたトナーのうち現像に消費されなかったトナーは現像装置内へ戻ってきて、現像装置構造に応じた動きを示し、再び現像領域へ向け搬送されていくことになるが、現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーは、ストレスを繰り返し受け、トナーに添加されている流動化剤等（シリカ等）の外添剤がトナーから剥落したり、トナーに埋め込まれるなどして、現像性の低い劣化トナー、すなわち、正規帯電に対し逆極性に帯電したトナーや正規帯電ではあるが帯電量の低い弱帯電トナーといった劣化トナーになっていく。

特に低カバレッジの画像、換言すれば低印字率の画像（画像形成可能領域に占めるトナーが付着した領域の割合が低い画像）を何枚も形成し続けると、画像形成枚数の割りには現像剤（トナー）消費量は少なく済むので、現像装置内で同じ現像剤が現像装置駆動に伴い繰り返しストレスを受け、それにより現像剤劣化が進む。すなわち、現像剤消費率が低いと現像剤は劣化し易くなる。

このようなトナーの劣化は、特開平７−７２７３２号公報や特開平８−８７１７４号公報に記載された現像装置においても発生し、たとえ供給ローラに予備規制部材を接触させてバイアスを印加していても、このような現像剤劣化のために、供給ローラから現像ローラへ供給される現像剤が該現像ローラに対して設けられている規制部材を通過し難くなり、そのため現像領域へ供給される現像剤量が不安定となり画像濃度ムラが発生する恐れがある。

そこで本発明は、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像をトナー主体の一成分現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置は一成分現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体により現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材と、該現像担持体へ一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材に接触して該供給部材から前記現像剤担持体へ供給される該現像剤の量を規制するとともに該現像剤に予備荷電する予備規制部材を備えており、該予備規制部材は予備荷電用電源からの予備荷電用バイアス印加のもとに該現像剤に予備荷電し、該供給部材は供給バイアス電源からの供給バイアス印加のもとに該現像剤を現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体は現像バイアス電源からの現像バイアス印加のもとに該現像剤で前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置であって、
予備規制部材を備えた現像装置については、その現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態の変動に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量を安定化させる方向に予備規制部材による該現像剤の予備荷電を行うことができ、ひいてはそれだけ良好な画像を安定的に形成することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため次の画像形成装置を提供する。
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像をトナー主体の一成分現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置は一成分現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体により現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材と、該現像担持体へ一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材に接触して該供給部材から前記現像剤担持体へ供給される該現像剤の量を規制するとともに該現像剤に予備荷電する予備規制部材を備えており、該予備規制部材は予備荷電用電源からの予備荷電用バイアスＶｒｂの印加のもとに該現像剤に予備荷電し、該供給部材は供給バイアス電源からの供給バイアスＶｒの印加のもとに該現像剤を現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体は現像バイアス電源からの現像バイアスＶｂの印加のもとに該現像剤で前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置であり、
前記予備規制部材を備えた現像装置における現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態を検知する現像装置状態検知部と、
前記予備規制部材を備えた現像装置のための前記予備荷電用電源及び供給バイアス電源の制御部とを含んでおり、
該制御部は、｜現像バイアスＶｂ｜≧｜供給バイアスＶｒ｜且つ｜現像バイアスＶｂ｜≧｜予備荷電用バイアスＶｒｂ｜の関係を満足する範囲において、該現像装置状態検知部により検知される現像装置状態に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量が安定化するための該現像剤の予備荷電状態を得るように予備荷電用バイアスＶｒｂ及び供給バイアスＶｒのうち少なくとも一方を調整すべく前記予備荷電用電源及び前記供給バイアス電源のうち少なくとも一方を制御する画像形成装置である。

ここで、「現像装置状態検知部」において検知すべき「現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態」としては、
(1) 現像装置がどのような温湿度環境に置かれているか、換言すれば、現像装置周囲の温湿度、及び
(2) その現像装置による現像剤の消費率
のうち少なくとも一方を例示できる。

現像装置周囲の温湿度を検知するにあたっては、画像形成装置内の温湿度を検知し、その検知結果を現像装置周囲の温湿度として用いてもよい。
いずれにしても、環境温湿度は、一成分現像剤の荷電性を左右する。一般的に言って、一成分現像剤（トナー）は、低温低湿環境においては荷電性が増し、高温高湿環境では荷電性が低下する。

現像装置における現像剤の消費率は、これが低いと同じ現像剤（トナー）が現像装置内で繰り返し循環して繰り返しストレスを受けるので現像剤が劣化し易く、現像剤の荷電性が低下し易くなる。

本発明に係る画像形成装置によると、予備規制部材を備えた現像装置については、｜現像バイアスＶｂ｜≧｜供給バイアスＶｒ｜且つ｜現像バイアスＶｂ｜≧｜予備荷電用バイアスＶｒｂ｜の関係が電源制御部により維持され、それにより、一成分現像剤は予備荷電された状態で、供給部材から現像剤担持体へ供給され、現像剤担持体にて現像領域へ搬送されて静電潜像の現像に供される。

さらに、予備規制部材を備えた現像装置については、現像装置状態検知部により検知される、一成分現像剤（トナー）の荷電性を左右する現像装置状態に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量が安定化するための該現像剤の予備荷電状態を得るように予備荷電用バイアスＶｒｂ及び供給バイアスＶｒのうち少なくとも一方を調整すべく前記予備荷電用電源及び前記供給バイアス電源のうち少なくとも一方が制御される。

かくして、予備規制部材を備えた現像装置については、その現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態の変動に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量を安定化させる方向に予備規制部材による該現像剤の予備荷電を行うことができ、ひいては、画像形成装置全体として、それだけ良好な画像を安定的に形成することができる。
なお、本発明に係る画像形成装置において、前記予備規制部材を備えた現像装置において、現像剤担持体や現像剤供給部材としては代表例として回転可能のローラ形態のものを挙げることができる。
また、供給部材に接触する予備規制部材や現像剤担持体に対する規制部材としては，ブレードタイプのものを例示できる。

本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像形成装置でもカラー画像形成装置でもよい。モノクロ画像形成装置の場合は、現像装置は通常一つであるが、カラー画像形成装置の場合は、それぞれが担当色トナーを用いる複数の現像装置を備えており、そのような複数の現像装置のうち少なくとも一つ（全部でもよい）を本発明に係る現像装置とすればよい。

以上説明したように本発明によると、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像をトナー主体の一成分現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置は一成分現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体により現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材と、該現像担持体へ一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材に接触して該供給部材から前記現像剤担持体へ供給される該現像剤の量を規制するとともに該現像剤に予備荷電する予備規制部材を備えており、該予備規制部材は予備荷電用電源からの予備荷電用バイアス印加のもとに該現像剤に予備荷電し、該供給部材は供給バイアス電源からの供給バイアス印加のもとに該現像剤を現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体は現像バイアス電源からの現像バイアス印加のもとに該現像剤で前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置であって、
予備規制部材を備えた現像装置については、その現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態の変動に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量を安定化させる方向に予備規制部材による該現像剤の予備荷電を行うことができ、ひいてはそれだけ良好な画像を安定的に形成できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の１例を示している。図１に示す画像形成装置はタンデム型のフルカラープリンタである。このプリンタＡは駆動ローラ８１とこれに対向するローラ８２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト８を有している。転写ベルト８は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ８１により図中反時計方向（図中矢印方向）αに回される。

対向ローラ８２には転写ベルト８上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置８３が臨んでいる。転写ベルト８の駆動ローラ８１に巻き掛けられた部分に２次転写ローラ９が臨んでいる。クリーニング装置８３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ９の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ８１に支持された中間転写ベルト８の部分に押圧され、中間転写ベルト８との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト８の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して回転することができる。２次転写ローラ９には、図示省略の電源から所定のタイミングで２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト８及び２次転写ローラ９の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット１０が配置されている。

定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット１０に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト８を巻き掛けたローラ８１、８２の間には、転写ベルト８に沿って、ローラ８２から８１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、１次転写ローラ５及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。

各画像形成部においては感光体１、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置６を含むプロセスカートリッジが形成されている。すなわち、イエロー画像形成部Ｙを形成するためのイエロープロセスカートリッジＹＣ、マゼンタ画像形成部Ｍを形成するためのマゼンタプロセスカートリッジＭＣ、シアン画像形成部Ｃを形成するためのシアンプロセスカートリッジＣＣ、ブラック画像形成部Ｋを形成するためのブラックプロセスカートリッジＫＣである。各プロセスカートリッジは画像形成装置本体に対し着脱可能である。

１次転写ローラ５は転写ベルト８を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト８へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から所定のタイミングで印加できる。

露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
各画像形成部における帯電装置２は、それには限定されないが、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。

各画像形成部における現像装置４は、トナーを主体とする所謂一成分現像剤を用いる一成分現像器である。現像装置４は、図２にも示すものであり、それには限定されないが本例では、非磁性トナー（ここでは負帯電性の非磁性トナー）を主体とする現像剤（所謂一成分現像剤）用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、現像バイアス電源ＰＷ１（図２参照）から現像バイアスが印加される現像ローラ４１で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。

このプリンタＡによると、画像形成装置動作を制御する制御部Ｃｏｎｔ（図４参照）の指示、制御のもとに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト８に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ５にて転写ベルト８上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト８に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト８上に形成された多重トナー像は転写ベルト８の回動により２次転写ローラ９へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット１０から媒体供給ローラ１０１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト８と２次転写ローラ９とのニップ部に供給され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ９にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＴに排出される。

トナー像のベルト８への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト８上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置８３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

図２は現像装置４の断面構造の概略を示しており、図３は現像装置４を背後からみたときの（感光体１とは反対側からみたときの）内部構造の概略を示している（但し、現像ローラ４１及び供給ローラ４２はその位置を鎖線で示している。後述する予備規制部材４８は図示を省略している。）。

各現像装置４は、上室４Ｕと下室４Ｌとを備えており、これら上下の室の間には隔壁４Ｗが形成されている。
下室４Ｌには感光体１に臨む現像ローラ４１及び現像ローラ４１へトナーを供給するトナー供給ローラ４２が設けられている。感光体１と現像ローラ４１は僅かな現像ギャップＤｇをおいて対向している。供給ローラ４２は現像装置内へ戻ってくるトナーを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。

トナー供給ローラ４２は少なくとも表層部が発泡弾性材料からなるローラである。現像ローラ４１とトナー供給ローラ４２は図示省略の現像ローラ駆動モータにより共に図２中反時計方向に回される。現像ローラ４１は、現像バイアス電源ＰＷ１から現像バイアスＶｂが印加される状態で感光体上潜像の現像に供される。電源ＰＷ１は本例では直流電圧に矩形波交番電圧を重畳したバイアスを現像ローラ４１に印加するが、現像バイアスＶｂはそのバイアスのうち直流成分のバイアスである。

現像ローラ４１に対しては、供給ローラ４２のほか、ブレード型のトナー規制部材４３、４４及び除電部材４５が設けられている。トナー規制部材４３、４４は、供給ローラ４２にて現像ローラ４１上へ供給され、現像領域へ向け搬送されるトナーの層厚を所定のものに規制するとともに該トナーを摩擦帯電させるものである。規制部材４３、４４には現像バイアスと同じタイミングで図示省略の電源から規制バイアスを印加してもよい。

トナー供給ローラ４２にも現像ローラ４１へのトナー供給のための供給バイアスＶｒが供給バイアス電源ＰＷ２から印加される。さらに、除電部材４５にも図示省略の電源から除電バイアスが印加され、現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーから除電する。供給ローラ４２は現像装置内へ戻ってくるトナーを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。

図２に示すように、供給ローラ４２には、ローラ４１、４２のニップ部よりローラ４２の回転方向において上流側で予備規制部材４８が接触している。予備規制部材４８は、トナー規制部材４３、４４と同じくローラ４１、４４の回転軸線の方向に延在しており、供給ローラ４２の下面側部分に接触している。この予備荷電部材４８には予備荷電用電源ＰＷ３から予備荷電用バイアスＶｒｂが印加される。

現像装置上室４Ｕには上側トナー搬送スクリュー４６が、下室４Ｌの上部には下側トナー搬送スクリュー４７が設けられている。図３に示すように、上下室間の隔壁４Ｗには、その一端部の近傍部位にトナー流通開口Ｐ１が、他端部にトナー流通開口Ｐ２が形成されている。

スクリュー４６、４７は図示省略の駆動モータ（前記の現像ローラ駆動モータでもよい）に回転駆動され、それにより、現像装置４内にトナーが循環するようになっている。さらに言えば、下室４Ｌ内のトナーは現像に供されものがある一方、下側トナー搬送スクリュー４７により一方の隔壁開口Ｐ１の下方領域から隔壁開口Ｐ２の方へ搬送されて該開口から上室４Ｕへ供給され、上側トナー搬送スクリュー４６にて開口Ｐ２から開口Ｐ１の方へ搬送され、開口Ｐ１から下室４Ｌへ移動するように循環するものもある。

上側トナー搬送スクリュー４６は前記隔壁開口Ｐ１よりさらに外側へ（図中左側へ）延びており、その部分はトナーを、前記開口Ｐ２とは反対側から開口Ｐ１へ向け搬送するスクリュー羽根を備えている。この部分に対しトナー補給装置４０（図１では図示省略）からトナーを補給できるようになっている。

トナー補給装置４０から補給されるトナーは、上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ１の方へ送られ、同じく上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ２から隔壁開口Ｐ１の方へ循環搬送されてくるトナーと混じり合いながら開口Ｐ１から下室４Ｌへ落とされ、現像装置内の既存のトナーと循環攪拌されつつ現像に供されていく。

電源ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３等は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに所定のタイミングでバイアスを対応する現像ローラ４１、供給ローラ４２、予備規制部材４８等にそれぞれ印加する。
また、制御部Ｃｏｎｔには図４に示すように、予備規制部材４８を備えた各現像装置４におけるトナーの荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態を検知する現像装置状態検知部ＳＥが接続されている。

プリンタＡでは、検知部ＳＥにおいて検知すべき「現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態」として、現像装置周囲の温湿度と、現像装置４によるトナーの消費率を採用している。

現像装置周囲の温湿度を検知するために、本例ではプリンタＡ内に、プリンタＡ内温度、ひいては各現像装置４の周囲温度を検出する温度センサＴＳが配置されているとともに（図１参照）、プリンタＡ内湿度、ひいては各現像装置４の周囲湿度を検出する湿度センサＨＳが配置されている。温度センサＴＳで検出される温度情報及び湿度センサＨＳで検出される湿度情報は制御部Ｃｏｎｔに入力される。センサＴＳ、ＨＳはここでは検知部ＳＥの構成員である。制御部ＣｏｎｔはセンサＴＳ、ＨＳから入力される温度、湿度情報に基づいて現像装置周囲の相対湿度を算出する。

現像装置の現像剤トナー消費率は、予め定めた印字可能領域に対する印字領域の割合として把握することができ、それは、その現像装置が含まれる画像形成部における画像露光装置３からの露光ドット数をドットカウンタでカウントして把握することができる。
プリンタＡでは、そのドットカウンタは現像装置状態検知部ＳＥの構成員となっている。制御部Ｃｏｎｔは該ドットカウントから入力されるカウント情報に基づいて現像装置４の現像剤消費率を算出する。

プリンタＡによると、それを用いて画像形成される現像装置４においては、｜現像バイアスＶｂ｜≧｜供給バイアスＶｒ｜且つ｜現像バイアスＶｂ｜≧｜予備荷電用バイアスＶｒｂ｜の関係が制御部Ｃｏｎｔにより維持され、それにより、トナーは予備荷電用バイアスＶｒｂ印加のもとに予備規制部材４８により予備荷電された状態で、供給バイアスＶｒの印加のもとに供給ローラ４２から現像ローラ４１へ供給される。

そして現像バイアスＶｂの印加のもとに現像ローラ４１から現像領域へ向け搬送され、その途中でトナー規制部材４３、４４により現像剤量が規制されるとともに該規制部材による摩擦帯電を経て、感光体１上の静電潜像の現像に供される。

さらに、現像装置状態検知部ＳＥにより検知される、トナーの荷電性を左右する現像装置状態に応じて、現像領域へ搬送されるトナーの量及び帯電量が安定化するための該トナーの予備荷電状態を得るように予備荷電用バイアスＶｒｂ及び供給バイアスＶｒのうち少なくとも一方を調整すべく予備荷電用電源ＰＷ３及び供給バイアス電源ＰＷ２のうち少なくとも一方の出力が制御部Ｃｏｎｔにより制御される。

制御部Ｃｏｎｔには、現像領域へ搬送されるトナーの量及び帯電量が安定化するためのトナーの予備荷電状態を得ることができる、予めの実験等によって求められた現像装置周囲の温度、現像装置周囲の相対湿度や現像装置のトナー消費率と予備荷電用バイアスＶｒｂや供給バイアスＶｒとの様々の組み合わせを記憶させてあり、制御部Ｃｏｎｔはその組み合わせに従って現像領域へ搬送されるトナーの量及び帯電量が安定化するためのトナーの予備荷電状態を得るように、予備荷電用バイアスＶｒｂ及び供給バイアスＶｒのうち少なくとも一方を調整すべく予備荷電用電源ＰＷ３及び供給バイアス電源ＰＷ２のうち少なくとも一方の出力を制御する。

かくして、トナーの荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態の変動に応じて、現像領域へ搬送されるトナーの量及び帯電量を安定化させる方向に予備規制部材４８によるトナーの予備荷電を行うことができ、ひいては、プリンタＡ全体として、それだけ良好な画像を安定的に形成することができる。
なお、供給バイアスＶｒについては、変化させなくてもよい場合もあるが、例えば周囲温度が高く、しかもトナーの劣化が進んでいるような状態では、トナーの荷電が困難になってくるので、そのような場合には現像ローラへトナーが移行し易くなるように供給バイアスを調整してもよい。

次にコニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製のタンデム型フルカラープリンタmagicolor5570 を一部改造して行った実験について説明する。
プリンタmagicolor5570 の一つの現像装置（シアン現像装置）を、そのトナー供給ローラに図２に示すと同様に予備規制部材を接触させ、且つ、図２に示すと同様に現像ローラ、供給ローラ及び予備規制部材に現像バイアス電源から現像バイアス、供給バイアス電源から供給バイアス、予備荷電用電源から予備荷電用バイアスをそれぞれ印加できるようにした。

また、この予備規制部材を設けた現像装置におけるトナー消費率はプリンタにおけるドットカウンタによるドットカウントに基づいて算出するようにし、現像装置周囲の温度及び相対湿度はプリンタ内に図４に示すと同様に温度センサ及び湿度センサを配置して求めるようにした。

予備規制部材にはステンレススチール性の厚さ０．２ｍｍの板状部材を用いた。現像ローラに印加する現像バイアスとして、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖの交流電圧に４００Ｖの負の直流電圧を重畳したバイアスを採用した。
以上の条件のもとに実験機プリンタを運転し、且つ、現像装置については今説明した現像装置を用いて画像形成を行った。画像形成にあたっては以下に説明するように、供給ローラ及び予備規制部材のそれぞれに印加するバイアス等を変化させるなどした。

＜設定１＞（比較例１）
現像ローラに対する供給バイアスを片波−３００Ｖに設定し、予備規制部材への印加バイアスを供給ローラと同電位に設定する。この設定では、供給ローラと予備規制部材とを短絡させる。
なお、「片波−３００Ｖに設定」とは、現像バイアスの交番電圧におけるマイナス側部分に直流電圧−３００Ｖを重畳する設定である。

＜設定２＞（比較例２）
現像ローラに対する供給バイアスを片波−３００Ｖに設定し、予備規制部材への印加バイアスを片波−３００Ｖに設定する。

＜設定３＞（比較例３）
現像ローラに対する供給バイアスを片波−３００Ｖに設定し、予備規制部材にはバイアス印加しない設定（フロート設定）とする。

＜設定４＞（実施例１）
（温湿度に応じて供給ローラ、予備規制部材へのバイアス印加を制御）
プリンタ内に設置した温度と湿度センサの検出結果から相対湿度を得る。
(1) 検出温度が１５℃未満で相対湿度が４０％ＲＨ未満の場合
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−２００Ｖに設定するとともに、予備 規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−１００Ｖに設定する。
(2) 検出温度が１５℃以上２５℃未満で相対湿度が４０％ＲＨ以上７０％ＲＨ未満の場合 、
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−２５０Ｖに設定するとともに、予備 規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−２５０Ｖに設定する。
(3) 検出温度が２５℃以上で相対湿度が７０％ＲＨ以上の場合
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−３００Ｖに設定するとともに、予備 規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−４００Ｖに設定する。

＜設定５＞（実施例２）
（温湿度に応じて予備規制部材へのバイアス印加を制御）
プリンタ内に設置した温度と湿度センサの検出結果から相対湿度を得る。
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−３００Ｖに固定し、
(1) 検出温度が１５℃未満で相対湿度が４０％ＲＨ未満の場合、
予備規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−２００Ｖに設定する。
(2) 検出温度が１５℃以上２５℃未満で相対湿度が４０％ＲＨ以上７０％ＲＨ未満の場合 、
予備規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−３００Ｖに設定する。
(3) 検出温度が２５℃以上で相対湿度が７０％ＲＨ以上の場合、
予備規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−４００Ｖに設定する。

＜設定６＞（実施例３）
（トナー消費率に応じて供給ローラ及び予備規制部材へのバイアス印加を制御）
プリンタのドットカウンタによるドットカウント値から、トナー消費率を表す画像印字率を算出する。
(1) 画像印字率検知前の記録媒体５００枚分の画像印字率が２％未満の場合、現像ローラ に対する供給ローラバイアスを片波−３５０Ｖに、予備規制部材に印加するバイアスを 現像ローラに対して片波−４００に設定する。
(2) 画像印字率検知前の記録媒体５００枚分の画像印字率が２％以上の場合、現像ローラ に対する供給ローラバイアスを片波−３５０Ｖに、予備規制部材に印加するバイアスを 現像ローラに対して片波−３００に設定する。

＜設定７＞（実施例４）
（トナー消費率に応じて予備規制部材へのバイアス印加を制御）
プリンタのドットカウンタによるドットカウント値から、トナー消費率を表す画像印字率を算出する。
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−３００Ｖに固定し、
(1) 画像印字率検知前の記録媒体５００枚分の画像印字率が２％未満の場合、予備規制部 材に印加するバイアスを現像ローラに対して片波−４００に設定する。
(2) 画像印字率検知前の記録媒体５００枚分の画像印字率が２％以上の場合、予備規制部 材に印加するバイアスを現像ローラに対して片波−３００に設定する。

＜設定８＞（実施例５）
（温湿度とトナー消費率に応じて供給ローラ及び予備規制部材へのバイアス印加を制御） プリンタ内に設置した温度センサと湿度センサの検出結果から相対湿度を得る。
プリンタのドットカウンタによるドットカウント値から、トナー消費率を表す画像印字率を算出する。
(1) 検出温度が１５℃未満かつ相対湿度が４０％ＲＨ未満の場合、
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−２００Ｖに設定するとともに、予備 規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−１００Ｖに設定する。
(2) 検出温度が１５℃以上２５℃未満かつ相対湿度が４０％ＲＨ以上７０％ＲＨ未満の場合、
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−２５０Ｖに設定するとともに、予備規 制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−２５０Ｖに設定する。
(3) 検出温度が２５℃以上かつ相対湿度が７０％ＲＨ未満の場合、
現像ローラに対する供給ローラバイアスを片波−３００Ｖに設定するとともに、予備 規制部材に印加するバイアスを現像ローラに対し片波−４００Ｖに設定する。
(4) 画像印字率が２％未満の場合、現像ローラに対する予備規制部材のバイアスを温湿度 検知での設定値に−５０Ｖ加算した設定とする。

上記設定１から８の制御設定で白紙連続駆動（トナーを付着させない白色画像の印字を順次記録紙に行う駆動）を５０００枚まで行い、連続駆動後にベタ画像（全体的にトナーを付着させた画像）を出力し、トナー供給不良に伴う画像濃度ムラの有無及び現像装置からのトナーこぼれの有無を調べた。

実験の環境は、
環境Ａ：気温１０℃、相対湿度１５％ＲＨ
環境Ｂ：気温２３℃、相対湿度６５％ＲＨ
環境Ｃ：気温３０℃、相対湿度８５％ＲＨ とした。

画像評価基準として次の３段階の評価を採用した。
×：トナー供給不良による濃度ムラあり
△：画像形成を通じて濃度ムラが発生する場合あり
○：画像形成を通じて濃度ムラが発生なし

トナーこぼれの有無判断は、Ａ、Ｂ、Ｃの三つの環境を通じて、各設定でのトナーこぼれ状態を、現像ローラに対するトナー規制部材付近を目視観測することで行った。
これらの結果を次表に纏めて示す。次表において「総合評価」における「○」は「良好」と認められる状態、「×」は「良好」とは認められない状態を示している。

上記表中の比較例１〜３と実施例１、３及び５との比較から、現像装置の状態に応じて供給ローラ４２と予備規制部材４８にかかるバイアスを可変設定に制御することでトナーの予備荷電状態を適性に保ち、トナー供給量増加を抑制することができ、それにより、低温低湿度環境でのトナー搬送量増加によるトナーこぼれを抑制することができることがわかる。また、室温環境でも画像形成を通じて画像濃度ムラ発生を抑制することができることが分かる。さらに高温高湿の荷電性が低下する環境ではトナーの荷電性を向上させ、画像濃度ムラの発生を抑えことができることが分かる。

比較例１〜３と実施例２及び４との比較から、現像装置の状態に応じて予備規制部材にかかるバイアスのみを可変設定に制御することでもトナーの予備荷電状態を適性に保つことができることが分かる。

比較例１〜３と実施例１及び２との比較から、現像装置状態検知を画像形成装置内の温湿度検知で行うことにより供給ローラ４２と予備規制部材４８にかかるバイアス若しくは予備規制部材のみのバイアスを可変に制御することで環境に対するトナー帯電性変化に対しても予備荷電状態を適性に保つことができることが分かる。

比較例１〜３と実施例３及び４との比較から、現像装置状態検知をトナー消費率（画像印字率）検知で行い、供給ローラ４２と予備規制部材４８にかかるバイアス若しくは予備規制部材のみのバイアスを可変に制御することで、低トナー消費率の印字状態が続きトナー劣化を促進させる状況であっても、トナーの予備荷電状態を適性に保つことができることが分かる。

比較例１〜３と実施例５との比較から、画像形成装置内の温湿度環境とトナーの消費率の検知結果に基づいてバイアス制御を行うことで環境とトナー劣化両方の影響によるトナー荷電性の変化に対し、予備荷電状態を適性に保つことができることが分かる。

本発明は、現像領域へ搬送される一成分現像剤（トナー）の量及びその帯電量を安定化させることができる現像装置を備えることで、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置における現像装置の断面構造の概略を示す図である。 図２の現像装置を背後からみたときの（感光体とは反対側からみたときの）内部構造の概略を示す図である。 制御回路の概略を示すブロック図である。

符号の説明

Ａ プリンタ
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置 ３ 画像露光装置
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
４２ トナー供給ローラ
４３、４４ トナー規制ブレード
４５ 除電部材
４８ 予備規制部材
Ｄｇ 現像ギャップ
ＰＷ１ 現像バイアス電源
ＰＷ２ 供給バイアス電源
ＰＷ３ 予備荷電用電源
ＴＳ 温度センサ
ＨＳ 湿度センサ
５ １次転写ローラ
６ クリーニング装置
８ 中間転写ベルト
８１ 駆動ローラ
８２ 対向ローラ
８３ クリーニング装置
９ ２次転写ローラ
１０ 記録媒体供給カセット
１０１ 記録媒体供給ローラ
ＴＲ タイミングローラ対
ＦＸ 定着装置
ＤＲ 記録媒体排出ローラ対
Ｔ 記録媒体排出トレイ
Ｓ 記録媒体

Claims (2)

1. 静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写でき、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置は一成分現像剤を担持して該現像装置に対応する静電潜像担持体に臨む現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体により現像領域へ搬送される途中の現像剤を規制する規制部材と、該現像担持体へ一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材に接触して該供給部材から前記現像剤担持体へ供給される一成分現像剤の量を規制するとともに該現像剤に予備荷電する予備規制部材を備えており、該予備規制部材は予備荷電用電源からの予備荷電用バイアスＶｒｂの印加のもとに該現像剤に予備荷電し、該供給部材は供給バイアス電源からの供給バイアスＶｒの印加のもとに現像剤を現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体は現像バイアス電源からの現像バイアスＶｂの印加のもとに一成分現像剤で前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置であり、
   前記予備規制部材を備えた現像装置における現像剤の荷電性を左右する、予め定めた種類の現像装置状態を検知する現像装置状態検知部と、
   前記予備規制部材を備えた現像装置のための前記予備荷電用電源及び供給バイアス電源の制御部とを含んでおり、
   該制御部は、｜現像バイアスＶｂ｜≧｜供給バイアスＶｒ｜且つ｜現像バイアスＶｂ｜≧｜予備荷電用バイアスＶｒｂ｜の関係を満足する範囲において、該現像装置状態検知部により検知される現像装置状態に応じて、現像領域へ搬送される現像剤の量及び帯電量が安定化するための現像剤予備荷電状態を得るように予備荷電用バイアスＶｒｂ及び供給バイアスＶｒのうち少なくとも一方を調整すべく前記予備荷電用電源及び前記供給バイアス電源のうち少なくとも一方を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像装置状態検知部で検知すべき前記予め定めた種類の現像装置状態は、現像装置周囲の温湿度及び現像装置による現像剤消費率のうち少なくとも一方である請求項１記載の画像形成装置。

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