JP2014044234A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
現像剤中のトナー濃度の過多に起因する画像中のカブリが低減した画像形成装置を提供する。
【解決手段】
画像形成装置１において、被現像体に対して互いに並んで配置され、現像剤をそれぞれが分配し合って搬送する複数の現像剤搬送体２２，２４と、複数の現像剤搬送体に、互いに周期が一致した複数の電圧波形の電圧それぞれを供給する電源２９１，２９２と、収容器が収容する現像剤中のトナー濃度を検出する検出器２８と、電源を制御し、検出器で検出した濃度が、予め定められた上限を超えた場合には、電圧波形どうしの間に、最下流現像剤搬送体２２へ分配される現像剤のトナー濃度を低下させて上流側に配置された現像剤搬送体２４へ分配される現像剤のトナー濃度を上昇させる電位差が生じる各電圧波形の電圧を複数の現像剤搬送体それぞれに供給させる制御部１Ａとを備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

例えば特許文献１には、二成分現像剤を有し、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置が示されている。この現像装置では、感光体ドラムへのキャリアの付着を低減するよう、現像ロールに印加する現像バイアスの交流デューティ比を変化させる。

特開２０００−９８７３０号公報

本発明は、現像剤中のトナー濃度の過多に起因する画像中のカブリが低減した画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
周回移動するとともに、静電潜像が表面に形成されこの静電潜像が帯電したトナーで現像される被現像体と、
上記トナーを含む現像剤を収容する収容器と、
上記被現像体に対して、それぞれの周面が対向するように互いに並んで配置されるとともに、隣接したもの同士の周面が互いに対向するように配置され、上記収容器から供給された上記トナーを含む現像剤をそれぞれが分配し合ってそれぞれのこの周面に支持しこの周面の周方向に回転することでこの現像剤をこの被現像体の表面へと搬送する複数の現像剤搬送体と、
上記複数の現像剤搬送体に、互いに周期が一致した複数の電圧波形の電圧それぞれを供給する電源と、
上記収容器が収容する現像剤中のトナー濃度を検出する検出器と、
上記電源を制御し、上記検出器で検出した濃度が、予め定められた上限を超えた場合には、上記電圧波形どうしの間に、上記複数の現像剤搬送体のうち上記被現像体表面の、上記複数の現像剤搬送体が対向した領域の移動方向の最下流に配置された最下流現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を低下させて上流側に配置された上記現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を上昇させる電位差が生じる各電圧波形の電圧をこの複数の現像剤搬送体それぞれに供給させる制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、
上記最下流現像剤搬送体が、この最下流現像剤搬送体の周面と上記被現像体の表面の互いに対向する領域が互いにほぼ同じ方向に移動するように回転するものであり、
上記複数の現像剤搬送体のうちの上記移動方向最上流に配置された最上流現像剤搬送体は、この最上流現像剤搬送体の周面と上記被現像体の表面の互いに対向する領域が互いにほぼ反対方向に移動するように回転するものであり、
上記制御部は、上記検出器で検出したトナー濃度が、予め定められた下限を下回った場合には、上記電圧波形どうしの間に、上記最上流現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を上昇させてこの最上流現像剤搬送体よりも下流側に配置された上記現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を低下させる電位差を生じる各電圧波形の電圧をこの複数の現像剤搬送体それぞれに供給させるものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、上記電源が、上記複数の電圧波形の電圧として、トナーの移動に作用する電位差が生じる位相期間を有するよう、互いに共通する電圧波形の位相を互いにずらした電圧波形を含んだ複数の電圧波形の電圧それぞれを、上記複数の現像剤搬送体それぞれに供給するものであることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、上記電源が、上記複数の電圧波形の電圧として、トナーの移動に作用する電位差が生じる位相期間を有するよう、互いに異なる向きのパルスを含んだ複数の電圧波形の電圧それぞれを、上記複数の現像剤搬送体それぞれに供給するものであることを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置は、本構成を有していない場合と比較して、現像剤中のトナー濃度の過多に起因する画像中のカブリが低減する。

請求項２に係る画像形成装置は、本構成を有していない場合と比較して、トナー濃度の減少に起因する画像中の濃度低下が低減する。

請求項３および４に係る画像形成装置は、複数の現像剤搬送体間の電圧値の関係を変動させることなく、分配率を変化させることができる。
ことができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す現像装置の構成を示す断面図である。 電源によって供給される電圧波形を示す波形図である。 図１に示す画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態の下流側ロールと上流側ロールとに供給される電圧の波形を示す波形図である。 第３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。 収容器内の現像剤のトナー濃度と、３つの現像ロールに支持される現像剤のトナー濃度の傾向との関係を示すチャートである。 第３実施形態における電圧波形を示す波形図である。 第３実施形態における画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。 第４実施形態の下流側ロール、中央ロール、および上流側ロールに供給される電圧の波形を示す波形図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。トナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋには、ＹＭＣＫ各色のトナーが収容されている。

４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明する。画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置２０Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。

感光体ドラム１１Ｙは円筒状の基体表面に感光体層が設けられたものであり、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置２０Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの周囲に矢印Ａの方向の順に配置されている。

帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる装置である。帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電器１２Ｙには、現像装置２０Ｙにおけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる。露光器１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に露光光を照射して露光する装置である。露光器１３Ｙは、画像形成装置１外部から供給される画像信号に応じたレーザ光を発光し、レーザ光で感光体ドラム１１Ｙを走査する。現像装置２０Ｙは、現像剤を用いて感光体ドラム１１Ｙの表面を現像する。現像装置２０Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。現像装置２０Ｙは、磁性キャリアとトナーが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体ドラム１１Ｙ表面を現像する。一次転写器１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向したロールである。一次転写器１５Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対する電圧が印加されることで、感光体ドラム１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写する。感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面のうち、一次転写器１５Ｙで転写が行われた部分に残ったトナー等の不要物を除去することによって、感光体ドラム１１Ｙの表面を清掃する。

画像形成装置１には、中間転写ベルト３０、定着装置６０、用紙搬送部８０、および制御部１Ａも備えられている。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡された無端のベルトである。中間転写ベルト３０は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および二次転写器５０を経由する矢印Ｂの方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト３０は、これら各色のトナー像を保持しながら移動する。

二次転写器５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙Ｐを挟んで回転するロールである。二次転写器５０は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙Ｐに転写する。

定着装置６０は、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる装置である。定着装置６０は、加熱ロール６１および加圧ロール６２を備えており、加熱ロール６１内には加熱器が配置されている。加熱ロール６１および加圧ロール６２は、定着前のトナー像が形成された用紙Ｐを挟んで通過させることによりトナーを加熱・加圧して、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる。

用紙搬送部８０は、用紙Ｐを、二次転写器５０および定着装置６０を経由する用紙搬送路Ｒに沿って搬送する。用紙搬送部８０は、取出ロール８１、搬送ロール８２、レジストレーションロール８４、および排出ロール８６を備えている。取出ロール８１は用紙収容器Ｔに収容された用紙Ｐを取り出し、搬送ロール８２は取り出された用紙Ｐを搬送する。レジストレーションロール８４は用紙Ｐを二次転写器５０に搬送し、排出ロール８６は、用紙Ｐを外部に排出する。

図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部１０Ｙでは、感光体ドラム１１Ｙが矢印Ａ方向に回転駆動され、感光体ドラム１１Ｙの表面が帯電器１２Ｙによって帯電する。露光器１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。露光器１３Ｙは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体ドラム１１Ｙの表面に照射することで、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像装置２０Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからイエローのトナーが供給される。現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体ドラム１１Ｙは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体ドラム１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって除去される。

中間転写ベルト３０は、矢印Ｂ方向に巡回移動している。イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様、それぞれの色に対応するトナー像を形成し、トナー像を中間転写ベルト３０に重ねて転写していく。

用紙収容器Ｔからは、用紙Ｐが取出ロール８１によって取り出される。用紙Ｐは、搬送ロール８２およびレジストレーションロール８４によって、用紙搬送路Ｒを二次転写器５０に向かう矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール８４は、用紙Ｐを、中間転写ベルト３０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器５０に送り込む。二次転写器５０は、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは二次転写器５０から定着装置６０に搬送され、用紙Ｐ上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙Ｐ上に画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは排出ロール８６によって画像形成装置１の外部に排出される。二次転写器５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ７０によって除去される。

［現像装置］
図２は、図１に示す現像装置の構成を示す断面図である。図２には、現像装置２０に現像バイアス電圧を供給する電源２９１，２９２も示されている。図１に示した各色の現像装置２０Ｙ〜２０Ｋはいずれも同様の構成を有するため、ここでは現像装置２０として説明する。

現像装置２０は、収容器２１、下流側ロール２２、第１磁石２３、上流側ロール２４、第２磁石２５、第１撹拌部材２６Ａ、第２撹拌部材２６Ｂ、パドル部材２７、およびトナー濃度センサ２８を備えている。ここで、下流側ロール２２および上流側ロール２４のそれぞれは、本発明にいう最下流現像剤搬送体および最上流現像剤搬送体の一例に相当する。トナー濃度センサ２８は、本発明にいう検出器の一例に相当する。

収容器２１は、現像剤を収容するとともに現像装置２０の各部材を支持している。収容器２１内に配置された下流側ロール２２および上流側ロール２４は、軸方向Ｙに延びた円筒状の現像ロールであり、感光体ドラム１１に対して周面が対向するように配置されている。下流側ロール２２および上流側ロール２４は、感光体ドラム１１に対し隙間を空けて配置されている。

下流側ロール２２は、矢印Ａの方向に回転する感光体ドラム１１の周面が移動する方向において、上流側ロール２４よりも下流側に配置されている。下流側ロール２２の内部には第１磁石２３が配置されており、現像剤を下流側ロール２２に引き付ける。また、上流側ロール２４の内部には第２磁石２５が配置されており、現像剤を上流側ロール２４に引き付ける。第１磁石２３は、下流側ロール２２の周方向に配置された複数の磁極を有している。第２磁石２５も、上流側ロール２４の周方向に配置された複数の磁極を有している。

下流側ロール２２および上流側ロール２４のそれぞれは回転することで、収容器２１内の現像剤を感光体ドラム１１の表面へと搬送する。本実施形態において、下流側ロール２２は矢印Ｄ方向に回転し、上流側ロール２４は下流側ロール２２とは反対方向である矢印Ｅ方向に回転する。すなわち、下流側ロール２２および上流側ロール２４は、互いに向き合う周面がほぼ同じ向きに移動するように回転する。下流側ロール２２は、第１現像領域ｄ１で感光体ドラム１１と対向する周面が、感光体ドラム１１周面の移動方向とほぼ同じ向きに移動する（「ウィズ」）。上流側ロール２４は、第２現像領域ｄ２で感光体ドラム１１と対向する周面が、感光体ドラム１１周面の移動方向とは逆向きに移動する（「アゲンスト」）。

第１撹拌部材２６Ａおよび第２撹拌部材２６Ｂは、収容器２１内の現像剤を撹拌する部材である。第１撹拌部材２６Ａおよび第２撹拌部材２６Ｂのそれぞれは、軸方向Ｙに延びた回転軸の周囲に螺旋状の羽根が設けられた構造を有する。第１撹拌部材２６Ａおよび第２撹拌部材２６Ｂは、互いに隣接して設けられており、また、第１撹拌部材２６Ａは下流側ロール２２に隣接している。第１撹拌部材２６Ａおよび第２撹拌部材２６Ｂは回転することで現像剤を軸方向Ｙにおける互いに反対向きに搬送する。第１撹拌部材２６Ａおよび第２撹拌部材２６Ｂによって、現像剤が撹拌されながら収容器２１内を循環移動する。現像剤のトナーおよび磁性キャリアは、撹拌されることで互いに逆極性に帯電する。トナーは負に帯電し、磁性キャリアは正に帯電する。トナー濃度センサ２８は、磁性キャリアが有する磁気を検知することで収容器２１内の現像剤中のトナー濃度を検出する。

第１撹拌部材２６Ａによって搬送される現像剤は下流側ロール２２に引き付けられ、下流側ロール２２上に支持され下流側ロール２２の矢印Ｄの方向に移動する。下流側ロール２２の周面における、第１撹拌部材２６Ａと上流側ロール２４との間には、板状の層規制部材２０５が配置されている。下流側ロール２２上の現像剤は、層規制部材２０５によって厚みすなわち搬送量が規制された後、下流側ロール２２と上流側ロール２４とが対向する領域で、一部が上流側ロール２４に分配される。上流側ロール２４上に分配された現像剤は、上流側ロール２４によって感光体ドラム１１の第２現像領域ｄ２に搬送される。下流側ロール２２上に残った現像剤は感光体ドラム１１の第１現像領域ｄ１に搬送される。

下流側ロール２２および上流側ロール２４が現像剤を分配し合う領域で、現像剤は、第１磁石２３および第２磁石２５の磁力、ならびに、下流側ロール２２および上流側ロール２４の電位に基づいて分配される。現像剤中のトナーは負に帯電しているため、下流側ロール２２および上流側ロール２４の間に、移動閾値電圧よりも大きな電位差（電圧）が生じている場合、相対的に電位が高い方（正の側）に移動する傾向がある。また、移動するトナーの量は、電位差が大きいほど多い。下流側ロール２２および上流側ロール２４のそれぞれに分配される現像剤中のトナー濃度は、電源２９１，２９２から供給される電圧によって制御される。電源２９１，２９２が出力する電圧の直流成分（平均値）の電圧値、交流成分の振幅、および波形の位相は、制御部１Ａによって制御される。

感光体ドラム１１は、第２現像領域ｄ２と第１現像領域ｄ１の２か所で現像剤と接触する。現像剤中のトナーが感光体ドラム１１の静電潜像に付着することでトナー像が形成される。第１現像領域ｄ１で感光体ドラム１１に付着した残りの現像剤は、下流側ロール２２に搬送されて第１撹拌部材２６Ａに戻る。第２現像領域ｄ２で感光体ドラム１１に付着した残りの現像剤は、上流側ロール２４に搬送された後、パドル部材２７に掻き寄せられて第１撹拌部材２６Ａに戻る。

本実施形態に係る上流側ロール２４は、周面が、感光体ドラム１１と逆方向に移動する。したがって、上流側ロール２４は、周面が感光体ドラム１１周面と同じ方向に移動する下流側ロール２２と比べて、現像能力が高い。すなわち、回転方向以外の条件（例えば電位）を同様にした場合、上流側ロール２４は、下流側ロール２２と比べて、感光体ドラム１１により多くのトナーを付着させる。ただし、上流側ロール２４は、カブリ、すなわち、トナーが静電的な潜像が形成された部分以外の部分である背景領域（非画像領域）に付着する現象が生じやすい。これに対し、下流側ロール２２は、上流側ロール２４と比べて現像能力が低いが、カブリの発生が少ない。下流側ロール２２は、上流側ロール２４によって背景領域に付着したトナーを引き付けることで、カブリを解消する能力がある。

本実施形態の現像装置２０では、感光体ドラム１１と逆方向に移動する上流側ロール２４によってトナーを多く付着させ、感光体ドラム１１と同じ方向に移動する下流側ロール２２によって、画像におけるトナーの不足を補うとともに、カブリを抑制している。

本実施形態の画像形成装置１では、下流側ロール２２および上流側ロール２４によって分配される現像剤中のトナーの分配量を、制御部１Ａの制御に基づき、電源２９１，２９２が供給する電圧の電圧波形によって変化させる。

図３は、電源によって供給される電圧波形を示す波形図である。

図３には、電源２９１から下流側ロール２２に供給される電圧Ｖｄｅｖ１、および、電源２９２から上流側ロール２４に供給される電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形が示されている。また、図３には、感光体ドラム１１（１１Ｙ〜１１Ｋ）の周面の電位（ＶＨ，ＶＬ）も示されている。

図２に示すように、２つの電源２９１，２９２のそれぞれは、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を出力している。２つの電源２９１，２９２の直流電圧Ｖｄｃは、感光体ドラム１１（１１Ｙ〜１１Ｋ）の周面が帯電器１２（１２Ｙ〜１２Ｋ）によって帯電された状態の帯電電位ＶＨと、周面が露光器１３（１３Ｙ〜１３Ｋ）の露光を受けた状態の露光電位ＶＬとの間の電圧である。

２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２は、それぞれ１周期当たりの電圧波形が共通している。１周期の電圧波形は、時間軸で非対称である。より詳細には、電圧波形は、鋸波である。２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の電圧波形は、交流成分の振幅も共通している。

２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の電圧波形は、互いに共通する電圧波形の位相を互いにずらしたものとなっている。位相のずれの結果、上流側ロール２４の電圧Ｖｄｅｖ２が下流側ロール２２の電圧Ｖｄｅｖ１よりも高い（負の値で絶対値が小さい）期間ｔ１が生じる。

この期間には、上流側ロール２４と下流側ロール２２が対向する領域で、上流側ロール２４に移動するトナーが増加する。

なお、期間ｔ１以外の期間ｔ０では、下流側ロール２２の電圧Ｖｄｅｖ１が上流側ロール２４の電圧Ｖｄｅｖ２よりも高い。しかし、その電圧の差（絶対値）は、期間ｔ１における電圧の差よりも小さい。電圧の差とトナーの移動量との間には、非線形の関係があり、期間ｔ０での電圧の差は、トナーの移動にほとんど作用しない。

これに対し、期間ｔ１での電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の差は、トナーの移動に作用する。この結果、図３に示す電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２が下流側ロール２２および上流側ロール２４に供給されることによって、下流側ロール２２および上流側ロール２４における現像剤の分配において、上流側ロール２４に分配される現像剤中のトナーの濃度が下流側ロール２２よりも高くなる。

図３に示す電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２は、互いに共通する電圧波形の位相が互いにずれたものであるため、直流（成分の）電圧Ｖｄｃは互いにほぼ等しい。

これに対し、例えば、２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の位相を一致させた場合には、現像剤の分配において、上流側ロール２４に分配される現像剤中のトナーの濃度と下流側ロール２２分配される現像剤中のトナーの濃度とがほぼ同じ濃度になる。

上流側ロール２４に分配される現像剤中のトナーの濃度と、下流側ロール２２分配される現像剤中のトナーの濃度が変化する場合に、交流の波形・振幅、および直流電圧Ｖｄｃは変化しない。したがって、感光体ドラム１１に対する、下流側ロール２２および上流側ロール２４の電圧を維持しながら、分配される現像剤中のトナーの濃度が制御される。

制御部１Ａは、電源２９１，２９２が供給する電圧の電圧波形の位相関係を制御することによって、分配される現像剤中のトナーの濃度を制御する。

図４は、図１に示す画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

画像形成装置１の各部は、制御部１Ａによって制御される。制御部１Ａは、画像形成装置１の外部から画像データが供給されてきた場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、トナー濃度センサ２８にトナー濃度を測定させる（ステップＳ１１）。制御部１Ａは、測定されたトナー濃度に応じて、現像装置２０へのトナー供給量を制御する。制御部１Ａは、より詳細には、トナー濃度が高いほど、対応するトナーカートリッジ１８Ｙ〜１８Ｋからのトナー供給量を減少させ、トナー濃度が低いほどトナー供給量を増加させる。ただし、トナーカートリッジ１８Ｙ〜１８Ｋからのトナー供給量の変更は、収容器２１内の現像剤のトナー濃度に反映されるには時間がかかる。

測定されたトナー濃度が、予め定めた標準範囲の上限を上回る場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、制御部１Ａは、カブリが生じるおそれがあると判断する。この場合、制御部１Ａは、下流側ロール２２と上流側ロール２４とへの現像剤の分配において、下流側ロール２２に分配される現像剤のトナー濃度を低下させ（ステップＳ１４）、画像形成を実行する（ステップＳ１５）。ここで、標準範囲は、下流側ロール２２と上流側ロール２４とに分配される現像剤のトナー濃度をほぼ同等にして現像しても、画像のカスレやカブリが視認されない程度のトナー濃度の範囲である。

ステップＳ１４で、制御部１Ａは、電源２９１，２９２に、下流側ロール２２に分配される現像剤のトナー濃度を低下させて上流側ロール２４に分配される現像剤のトナー濃度を上昇させる電圧波形の電圧を、下流側ロール２２および上流側ロール２４へ供給させる。電源２９１は、より詳細には、図３に示す電圧Ｖｄｅｖ１を下流側ロール２２に供給する。また、電源２９２は、図３に示す電圧Ｖｄｅｖ２を上流側ロール２４に供給する。図３に示す電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２は、トナーの上流側ロール２４から下流側ロール２２への移動に作用する電位差が生じる位相期間ｔ１を有する。したがって、下流側ロール２２に分配される現像剤のトナー濃度は収容器２１内の現像剤のトナー濃度よりも低下し、上流側ロール２４に分配される現像剤のトナー濃度は収容器２１内の現像剤のトナー濃度よりも上昇する。この状態で現像が行われると、上流側ロール２４の現像によって感光体ドラム１１上に形成される画像にカブリが生じても、カブリを形成するトナーは、次に通過する下流側ロール２２に吸収される。

上記ステップＳ１３において、予め定めた標準範囲の上限以下の場合（ステップＳ１３でＮｏ）、制御部１Ａは、次に標準範囲の下限と測定されたトナー濃度とを比較する（ステップＳ１５）。測定されたトナー濃度が、予め定めた標準範囲の下限を下回る場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）、制御部１Ａは、画像にカスレや濃度が薄い部分が生じるおそれがあると判断する。この場合、制御部１Ａは、下流側ロール２２と上流側ロール２４とへの現像剤の分配において、上流側ロール２４に分配される現像剤のトナー濃度を低下させ（ステップＳ１６）、画像形成を実行する（ステップＳ１５）。このステップＳ１６の動作は、上記ステップＳ１４の動作と同様である。ステップＳ１６の動作の結果、下流側ロール２２に分配される現像剤のトナー濃度は収容器２１内の現像剤のトナー濃度よりも低下し、上流側ロール２４に分配される現像剤のトナー濃度は収容器２１内の現像剤のトナー濃度よりも上昇する。この状態で現像が行われると、現像能力が高い上流側ロール２４に、収容器２１内の現像剤のトナー濃度より高いトナー濃度の現像剤が供給されるので、画像のカスレや濃度低下が低減する。

上記ステップＳ１５において、測定されたトナー濃度が、予め定めた標準範囲の下限以上である場合（ステップＳ１５でＮｏ）、トナー濃度は標準範囲内にある。この場合、制御部１Ａは、下流側ロール２２と上流側ロール２４とへ分配される現像剤のトナー濃度をほぼ等しくして（ステップＳ１７）、画像形成を実行する（ステップＳ１５）。より詳細には、制御部１Ａは、電源２９１，２９２に、波形の位相を互いに合わせた電圧を供給させる。この場合、下流側ロール２２および上流側ロール２４の両者に供給される電圧には、トナーの移動に作用する電圧の差が生じない。したがって、下流側ロール２２と上流側ロール２４とに分配される現像剤のトナー濃度に差が生じない。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、下流側ロール２２と上流側ロール２４とに分配される現像剤のトナー濃度を変更させる電圧が、鋸波ではなく矩形波である点が異なる。以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。

図５は、第２実施形態の下流側ロールと上流側ロールとに供給される電圧の波形を示す波形図である。

下流側ロール２２に供給される電圧Ｖｄｅｖ１の電圧波形、および上流側ロール２４供給される電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形の双方は、互いに異なる向きのパルスを含んでいる。ここで、パルスのデューディ比は、５０％未満である。すなわち、電圧Ｖｄｅｖ１の電圧波形は、１周期の波形が時間軸で非対称であり、電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形もまた、１周期の波形が時間軸で非対称である。また、双方の電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の直流成分（平均電圧）Ｖｄｃは、ほぼ等しい。

２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２の電圧波形のうち、互いに異なる向きのパルスの期間ｔ２１では、トナーの移動に作用する程度の電位差が生じる。前記パルスの他の期間ｔ２０における電位差は、トナーの移動にほとんど作用しない。

この結果、図５に示す電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２が電源２９１，２９２から下流側ロール２２および上流側ロール２４に供給されることによって、下流側ロール２２および上流側ロール２４における現像剤の分配において、上流側ロール２４に分配される現像剤中のトナーの濃度が下流側ロール２２よりも高くなる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の第３実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。

図６は、第３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。

図６に示す現像装置３２０は、３つの現像ロール、すなわち、下流側ロール３２２、中央ロール３２４、および上流側ロール３２７が備えられている。それぞれの現像ロール３２２，３２４，３２７の内部には磁石が配置されている。図には、これらの磁石の極性（Ｎ，Ｓ）が示されている。また、３つの現像ロール３２２，３２４，３２７には、３つの電源３２９１，３２９２，３２９３から電圧が供給されている。現像装置３２０は、３つの現像ロールを備えることで、第１実施形態の現像装置に比べて、現像装置３２０としての現像能力が高い。また、現像装置３２０には、４つの撹拌部材２６Ａ〜２６Ｄが設けられている。

下流側ロール３２２および中央ロール３２４は、感光体ドラム１１と対向する周面が、感光体ドラム１１周面の移動方向とほぼ同じ向きに移動する（「ウィズ」）。これに対し、上流側ロール３２７は、感光体ドラム１１と対向する周面が、感光体ドラム１１周面の移動方向とは逆向きに移動する（「アゲンスト」）。上流側ロール３２７は、３つの現像ロール３２２，３２４，３２７の中で現像能力が最も高い。これに対し、下流側ロール３２２および中央ロール３２４は、画像のカブリを低減する役割を有するが、最も下流側に配置された下流側ロール３２２は、中央ロール３２４よりもカブリの低減に対する影響が大きい。

現像装置３２０において、現像剤は、第１撹拌部材２６Ａから下流側ロール３２２に共有され、層規制部材２０５によって搬送量が規制された後、一部が中央ロール３２４に分配される。中央ロール３２４に分配された現像剤は、中央ロール３２４の周面に支持されて移動し、さらに一部が、上流側ロール３２７に分配される。上流側ロール３２７に分配されたロールは感光体ドラム１１と対向する領域を通過した後、上段に設けられた撹拌部材２６Ｃ，２６Ｄに搬送され、再び下段の撹拌部材２６Ａ，２６Ｂに導かれる。

図７は、収容器内の現像剤のトナー濃度と、３つの現像ロールに供給される現像剤のトナー濃度の制御との関係を示すチャートである。

本実施形態の現像装置３２０において、収容器３２１内の現像剤のトナー濃度は、トナー濃度センサ２８によって測定される。トナー濃度センサ２８によって測定されたトナー濃度が標準範囲の上限を上回る場合には（ＴＣ高）、画像中にカブリが発生するおそれがある。この場合には、３つの現像ロール３２２，３２４，３２７のうち、最下流に配置された下流側ロール３２２の現像剤のトナー濃度を最も低減することによって、画像のカブリを最終的に低減させる。この場合には、中央ロール３２４の現像剤中のトナー濃度を、下流側ロール３２２のトナー濃度よりも上昇させる。また、上流側ロール３２７の現像剤中のトナー濃度を、中央ロール３２４のトナー濃度よりも上昇させる。

これに対し、トナー濃度センサ２８によって測定されたトナー濃度が標準範囲の下限を下回る場合には（ＴＣ低）、画像中にカスレや濃度の低下が発生するおそれがある。この場合には、３つの現像ロール３２２，３２４，３２７のうち、現像能力が最も高い上流側ロール３２７の現像剤のトナー濃度を、中央ロール３２４のトナー濃度よりも上昇させる。ただし、最下流に配置された下流側ロール３２２の現像剤のトナー濃度も、中央ロール３２４のトナー濃度よりも上昇させる。これによって、最下流に配置された下流側ロール３２２の現像剤のトナー濃度が極端に低下する事態が防止される。

図８は、第３実施形態における電圧波形を示す波形図である。図８のパート（Ａ）は、図７に示す「ＴＣ高」の場合に供給される電圧波形を示し、パート（Ｂ）は「ＴＣ低」の場合に供給される電圧波形を示す。

図８の電圧Ｖｄｅｖ１は、電源２９１から下流側ロール３２２に供給される電圧である。また、電圧Ｖｄｅｖ２は、電源２９２から中央ロール３２４に供給される電圧であり、電圧Ｖｄｅｖ３は、電源２９３から上流側ロール３２７に供給される電圧である。

図８のパート（Ａ）に示す３つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である。３つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３は、互いに交流成分の振幅および周波数が共通する鋸波であり、位相を互いにずらしたものとなっている。位相のずれの結果、中央ロール３２４の電圧Ｖｄｅｖ２が下流側ロール３２２の電圧Ｖｄｅｖ１よりも高い（負の値で絶対値が小さい）期間ｔ３１が生じる。また、上流側ロール３２７の電圧Ｖｄｅｖ３が中央ロール３２４の電圧Ｖｄｅｖ２よりも高い期間ｔ３２が生じる。

上記の期間ｔ３１によって、下流側ロール３２２と中央ロール３２４との現像剤の分配において、中央ロール３２４に分配される現像剤中のトナーの濃度が下流側ロール３２２の濃度よりも高くなる。また、上記の期間ｔ３２によって、中央ロール３２４と上流側ロール３２７との現像剤の分配において、上流側ロール３２７に分配される現像剤中のトナーの濃度が中央ロール３２４の濃度よりも高くなる。この結果、下流側ロール３２２に支持される現像剤のトナー濃度が最も低くなる。

図８のパート（Ｂ）に示す電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ３は位相が互いに共通であり、残りの電圧Ｖｄｅｖ２とは位相がずれている。位相のずれの結果、下流側ロール３２２の電圧Ｖｄｅｖ１および中央ロール３２４の電圧Ｖｄｅｖ２の双方が、中央ロール３２４の電圧Ｖｄｅｖ２のよりも高い期間ｔ３３が生じる。この期間ｔ３３によって、上流側ロール３２７および下流側ロール３２２に配分される現像剤中のトナーの濃度が中央ロール３２４の濃度よりも高くなる。

図９は、第３実施形態における画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

本実施形態における動作は、図４に示した第１実施形態の動作とは、ステップＳ３４、ステップＳ３６、およびステップＳ３７の部分が異なる。

図９に示すステップＳ３４は、測定されたトナー濃度が、予め定めた標準範囲の上限を上回る場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）に実行される。このステップＳ３４では、下流側ロール３２２に分配される現像剤のトナー濃度を最も低下させる。より詳細には、図６に示す制御部１Ａが、３つの電源３２９１，３２９２，３２９３に、図８のパート（Ａ）に示す電源波形を有する電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３をそれぞれ供給させる。この場合、トナー濃度の過多に起因するカブリの発生が低下する。

また、ステップＳ３６は、測定されたトナー濃度が、予め定めた標準範囲の下限を下回る場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）に実行される。このステップＳ３６では、上流側ロール３２７および下流側ロール３２２に分配される現像剤のトナー濃度を中央ロール３２４のトナー濃度よりも上昇させる。より詳細には、図６に示す制御部１Ａが、３つの電源３２９１，３２９２，３２９３に、図８のパート（Ｂ）に示す電源波形を有する電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３をそれぞれ供給させる。この場合、トナー濃度の低下に起因する画像のカスレや濃度低下が低減する。

また、ステップＳ３７は、測定されたトナー濃度が、標準範囲内にある場合（ステップＳ１５でＮｏ）に実行される。このステップＳ３７では、上流側ロール３２７、中央ロール３２４および下流側ロール３２２に分配される現像剤のトナー濃度をほぼ等しくする。より詳細には、図６に示す制御部１Ａが、３つの電源３２９１，３２９２，３２９３に、ほぼ同位相の電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３をそれぞれ供給させる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、上流側ロール３２７、中央ロール３２４および下流側ロール３２２に供給される電圧の電圧波形が鋸波ではなく矩形波である点が異なる。以下の第４実施形態の説明にあたっては、第３実施形態との相違点について説明する。

図１０は、第４実施形態の下流側ロール、中央ロール、および上流側ロールに供給される電圧の波形を示す波形図である。図１０のパート（Ａ）は、図７に示す「ＴＣ高」の場合に供給される電圧波形を示し、パート（Ｂ）は「ＴＣ低」の場合に供給される電圧波形を示す。

図１０のパート（Ａ）に示すように、下流側ロール３２２に供給される電圧Ｖｄｅｖ１の電圧波形、および上流側ロール３２７に供給される電圧Ｖｄｅｖ３の電圧波形の双方は、互いに異なる向きのパルスを含んでいる。中央ロール３２４に供給される電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形は、正のパルスおよび負のパルスを交互に含んでいる。すなわち、電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形のパルスは、電圧Ｖｄｅｖ１のパルス、および電圧Ｖｄｅｖ３のパルスとは交互に異なる向きとなる。

２つの電圧Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３の電圧波形の組のうち、互いに異なる向きのパルスの期間ｔ４１では、トナーの移動に作用する程度の電位差が生じる。この結果、上流側ロール３２７に分配される現像剤中のトナーの濃度が中央ロール３２４のトナー濃度よりも高くなる。また、２つの電圧Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ１の電圧波形の組のうち、互いに異なる向きのパルスの期間ｔ４４では、トナーの移動に作用する程度の電位差が生じる。この結果、中央ロール３２４に分配される現像剤中のトナーの濃度が下流側ロール３２２のトナー濃度よりも高くなる。したがって、下流側ロール３２２に分配される現像剤のトナー濃度が最も低下する。

図１０のパート（Ｂ）に示す２つの電圧Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ３に共通の電圧波形と、残りの電圧Ｖｄｅｖ２の電圧波形の間で、互いに異なる向きのパルスの期間ｔ４３では、トナーの移動に作用する程度の電位差が生じる。この結果、上流側ロール３２７に分配される現像剤中のトナーの濃度が中央ロール３２４のトナー濃度よりも高くなる。また、下流側ロール３２２に分配される現像剤中のトナーの濃度も中央ロール３２４のトナー濃度よりも高くなる。

なお、上述した実施形態では、本発明にいう電圧波形の例として、鋸波またはパルス波が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、電圧波形は、例えば立上がりと立下りの傾度が異なる曲線で構成されるものであってもよい。

また、上述した実施形態における検出器は、収容器２１内の現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ２８である。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、検出器は、例えば基準画像（バッチ画像）の画像濃度からトナー濃度を検出するセンサであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう複数の現像剤搬送体の例として、２つまたは３つの現像ロールが示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、現像ロールの数は４つ以上であってもよい。

上述した実施形態では、画像形成装置の例としてタンデム型のカラープリンタが示されている。ただし、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう被現像体の例として感光体が示されている。ただし、本発明にいう被現像体は感光体に限られず、例えば、画像に応じた電位が電極から直接付与されるものであってもよい。

１ 画像形成装置
１Ａ 制御部
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
１１Ｙ 感光体ドラム
２０，３２０ 現像装置
２１，３２１ 収容器
２２，３２２ 下流側ロール
２４，３２７ 上流側ロール
３２４ 中央ロール
２８ トナー濃度センサ
２０５ 層規制部材
２９１，２９２ 電源
Ｖｄｅｖ１，Ｖｄｅｖ２，Ｖｄｅｖ３ 電圧

Claims (4)

1. 周回移動するとともに、静電潜像が表面に形成されこの静電潜像が帯電したトナーで現像される被現像体と、
   前記トナーを含む現像剤を収容する収容器と、
   前記被現像体に対して、それぞれの周面が対向するように互いに並んで配置されるとともに、隣接したもの同士の周面が互いに対向するように配置され、前記収容器から供給された前記トナーを含む現像剤をそれぞれが分配し合ってそれぞれの該周面に支持し該周面の周方向に回転することで該現像剤を該被現像体の表面へと搬送する複数の現像剤搬送体と、
   前記複数の現像剤搬送体に、互いに周期が一致した複数の電圧波形の電圧それぞれを供給する電源と、
   前記収容器が収容する現像剤中のトナー濃度を検出する検出器と、
   前記電源を制御し、前記検出器で検出した濃度が、予め定められた上限を超えた場合には、前記電圧波形どうしの間に、前記複数の現像剤搬送体のうち前記被現像体表面の、前記複数の現像剤搬送体が対向した領域の移動方向の最下流に配置された最下流現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を低下させて上流側に配置された前記現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を上昇させる電位差が生じる各電圧波形の電圧を該複数の現像剤搬送体それぞれに供給させる制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記最下流現像剤搬送体は、該最下流現像剤搬送体の周面と前記被現像体の表面の互いに対向する領域が互いにほぼ同じ方向に移動するように回転するものであり、
   前記複数の現像剤搬送体のうちの前記移動方向最上流に配置された最上流現像剤搬送体は、該最上流現像剤搬送体の周面と前記被現像体の表面の互いに対向する領域が互いにほぼ反対方向に移動するように回転するものであり、
   前記制御部は、前記検出器で検出したトナー濃度が、予め定められた下限を下回った場合には、前記電圧波形どうしの間に、前記最上流現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を上昇させて該最上流現像剤搬送体よりも下流側に配置された前記現像剤搬送体へ分配される現像剤のトナー濃度を低下させる電位差を生じる各電圧波形の電圧を該複数の現像剤搬送体それぞれに供給させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記電源は、前記複数の電圧波形の電圧として、トナーの移動に作用する電位差が生じる位相期間を有するよう、互いに共通する電圧波形の位相を互いにずらした電圧波形を含んだ複数の電圧波形の電圧それぞれを、前記複数の現像剤搬送体それぞれに供給するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記複数の電源は、前記複数の電圧波形の電圧として、トナーの移動に作用する電位差が生じる位相期間を有するよう、互いに異なる向きのパルスを含んだ複数の電圧波形の電圧それぞれを、前記複数の現像剤搬送体それぞれに供給するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

Images