JP4155913B2

JP4155913B2 - 画像形成装置における現像方法

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Publication number: JP4155913B2
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Authority: JP
Inventors: 正之藤島; 雄二神山
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Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-11-28
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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画像形成装置に使用される現像方法に係り、特に、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上にトナーのみを保持させて静電潜像を現像する現像方法に関する。

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おける現像方式には、トナーとキャリアを用いた２成分現像方式、キャリアを使用しない１成分現像方式、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、現像ローラ上には帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像を現像するようにした所謂ハイブリッド現像方式などがある。

２成分現像方式は、キャリアによるトナーの帯電性に優れ、長寿命化が可能である反面、現像装置が大きく複雑になることや、キャリアの耐久性によって画質が変化するなどの欠点がある。また１成分現像方式は、現像装置がコンパクトになってドット再現性に優れているが、現像ローラ、補給ローラの耐久性が概して低く、定期的に現像装置を交換するため消耗品価格が高価になる。

こうした双方の現像方式の特徴を生かし、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用し、感光体上に形成した静電潜像を現像するための現像ローラ上にはトナーのみを保持するようにした所謂ハイブリッド現像方式が注目され、特にこのハイブリッド現像方式は、高速の画像形成が可能な現像方式として、また感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式用として、更には複数の電子写真プロセス部材を並べて配置し、転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式用の現像装置注目されてきている。

しかも特にタンデム方式の場合には複数の電子写真プロセス部材を並べて配置するため、感光体に対して現像ローラや供給ローラ（磁気ローラ）を横に配置すると電子写真プロセス部材そのものの幅が大きくなり、小型化の妨げになる。そのため、電子写真プロセス部材を構成する現像ローラや磁気ローラを感光体の上方に配置して現像装置を縦型とし、画像形成装置の奥行きを狭められるようにすることが好ましい。

ただしハイブリッド現像方式は、ドット再現性に優れて長寿命化、高速の画像形成が可能な方式ではあるが、現像ゴーストの発生やトナー粒度分布の変化に伴って現像剤中に微粉トナーが増え（選択現像）、この微粉トナーによるキャリア表面が汚染されて帯電量が低下し、現像装置からのトナーの飛散、現像ローラ上への微粉トナーの付着などの解決すべき課題も残っている。

そして、このようなハイブリッド現像方式に於ける前記した現像ゴーストや選択現像については、例えば特許文献１に、紙間で現像ローラ上の現像残トナーを供給ローラ（磁気ローラ）に回収し、次の画像形成に当たって再度現像ローラにトナー層を形成するようにして対処するようにした技術が示されている。

ところがこのようにした場合、連続印刷における次に印刷（２枚目以後）する画像の濃度が高いと、先頭部分の画像濃度が薄くなってしまうという問題を起こすことがある。

このような現象は、現像ローラのスリーブを、従来から用いられている均一な導電性のアルミニウム、ＳＵＳ、導電樹脂被覆などで構成した場合も生じていたが、例えば供給ローラ（磁気ローラ）と現像ローラ間に磁気ブラシを通してリークが発生するのを防止するため、スリーブ表面をアルマイト処理や導電性アルマイト処理した現像ローラを用いた場合に顕著となる。

すなわち、このようにアルマイト処理や導電性アルマイト処理を施した現像ローラは、供給ローラから現像ローラへの実効電位が変わって供給ローラから現像ローラへ充分厚みを持って載らなくなり、現像ローラ上にトナー層が何もない状態から飽和トナー量の薄層を形成するまで、従来では現像ローラが例えば３周する間トナー層を形成させれば良かったのが、このアルマイト処理や導電性アルマイト処理を施した現像ローラでは４周分必要になっている。

従って前記したように、残像や選択現像防止のために紙間で現像ローラ上のトナーを供給ローラに回収すると、その後のトナー層形成に当たって従来の現像ローラでは、ほぼ現像ローラが２周する間トナー層を形成していれば充分であったのが、このアルマイト処理や導電性アルマイト処理した現像ローラでは、文字画像や印字率の低い画像の場合は問題ないが、高濃度の画像では現像ローラ２周分ではトナー層厚が充分でなく、先頭部分の濃度が落ちて薄くなるという現象が生じてしまう。

このような濃度変動に対しては、紙間を長く取って現像ローラに充分な層厚のトナー層を形成する方法がある。また、こういった画像濃度の調整方法としては、例えば特許文献２に、転写搬送ベルトを用いて記録紙にトナー像を転写し、透磁率センサを用いて形成画像の画像濃度を制御すると共にそれを補うため、ジョブ終了時に感光体上にパッチを作成して非接触で検知して補正を行うようにした画像形成装置において、透磁率センサ方式では連続大量コピー時に精度の高い画像濃度制御が困難であり、又パッチ制御方式では、定期的にパッチを形成するようにするとその際、パッチのトナーが転送搬送ベルトに行かないようにする必要があるため、現像バイアス制御手段、感光体への露光量を制御する手段、現像剤濃度を非接触で検出する濃度検出手段、該濃度検出手段の検出結果で現像ローラの回転数を制御して画像濃度を制御する手段を設け、現像バイアス、露光量、現像ローラの回転数で画像濃度を制御するようにした技術が示されている。

特開２００３−２８７９５９号公報特開２００２−６２６９６号公報

しかしながら、紙間を長く取って現像ローラに充分な層厚のトナー層を形成する方法は、当然印字スピードが落ちるという問題がある。

又特許文献２に記載された技術は、透磁率センサやパッチを用い、現像バイアス、露光量、現像ローラの回転数を制御して画像全体の濃度を制御するもので、前記したように現像ローラへのトナー層形成不足による画像の先頭部分の濃度薄を補償するためのものではない。

そのため本発明は、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、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成装置において、現像ローラ上へのトナー層形成不足による画像の先頭部分の濃度薄を簡単、安価な構成で、しかも印字スピードを落とさずに補償できるようにした、画像形成装置における現像方法を提供できるようにすることが課題である。

上記課題を解決するため本発明においては、内部に磁極部材を有する供給ローラの周囲に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシにより現像ローラへトナーのみを転移させてトナー層を形成し、該形成されたトナー層で潜像担持体上の潜像を現像した後、前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラに回収するようにしたカラー画像形成装置における現像方法において、
連続印字を行うに際し、次に印字する画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率を算出し、その印字率に対応させて紙間における前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを調節するようにし、前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さの調節は、現像ローラ約１周分に相当する長さを単位として行うとともに、次に印字する、使用する各色に対応した画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率のうち、最大の印字率に対応させて前記現像ローラ上へのトナー層形成時間を調節するようにしたことを特徴とする。

また、前記調節された現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを含む紙間に対応させ、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体へ転写する位置へ記録媒体を送り出すレジストローラの記録媒体送り出しタイミングを調節するようにした。

また、前記次に印字する画像における先頭部分の現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率が、５％から３０％の間は前記現像ローラへのトナー層形成時間を現像ローラ１周分増やし、３０％を超えた場合は現像ローラ２周分増やすようにすることが好適な実施例である。

このように連続印字を行うに際し、次に印字する画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率を算出し、その印字率に対応させて前記紙間における前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを調節するようにしたことにより、最も画像濃度が変動する次印字画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分が、この部分に最適なトナー量で現像できるから、先頭部分に濃度薄が生じるという心配がなくなる。また、印字率に応じて現像ローラへのトナー層形成時間を変化させたから、一律に紙間を長くして現像ローラに充分な層厚のトナー層を形成してから現像する方法に比較し、印字スピードが早い画像形成装置における現像方法を簡単な構成で、安価に提供できる。

そして前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さの調節は、現像ローラ約１周分に相当する長さを単位として行うようにすることにより、現像ローラ上へのトナー層形成を、常に均一に行うことができる。

また、前記調節された現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを含む紙間に対応させ、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体へ転写する位置へ記録媒体を送り出すレジストローラの記録媒体送りだしタイミングを調節するようにしたことにより、トナー層形成時間を新たな部品を追加することなく容易に調節することができるようになる。

さらに、前記画像形成装置がカラー画像形成装置である場合、次に印字する、使用する各色に対応した画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率のうち、最大の印字率に対応させて前記現像ローラ上へのトナー層形成時間を調節するようにしたことにより、個々の色に対応した濃度調節をすることなく、非常に簡単に次に印字する画像における、先端部分の画像濃度を安定させた画像形成装置における現像方法を提供できる。

また、前記次に印字する画像における先頭部分の現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率が、５％から３０％の間は前記現像ローラへのトナー層形成時間を現像ローラ１周分増やし、３０％を超えた場合は現像ローラ２周分増やすようにすることより、好適な濃度の画像を容易に得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の模式図、図２は本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の制御回路、図３、図４は本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図、図５は本発明になる画像形成装置における現像方法を説明するためのタイミングチャート、図６は本発明になる現像方法を実施する現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。

図中１は感光体（潜像担持体）ドラム、２はＬＥＤなどを使った露光装置、３は感光体ドラム１を帯電するための帯電器、４は現像ローラ、５は内部に磁石集成体を有して回転し、表面にキャリアとトナーからなる磁気ブラシ１０を担持して回転するスリーブからなる供給ローラ（磁気ローラ）、７は供給ローラ５上の磁気ブラシ１０の厚さを規制する規制ブレード、８ａ、８ｂはトナーコンテナ９から供給されるトナーをキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための撹拌部材としてのミキサー、１１は記録紙（記録媒体）、１２は現像装置、１５は現像ローラ４に交流バイアスを印加するための交流電源、１６は同じく直流バイアスを印加するための直流電源、１７は供給ローラ５に直流バイアスを印加するための直流電源、１８は記録紙１１の姿勢を正し、感光体１上に形成されるトナー像の先頭位置が転写装置５８の位置に位置するタイミングに合わせてこの記録紙１１を送り出すためのレジストローラ、１９は無端状ベルト５４の駆動ローラ、図２において２１は画像形成装置の制御手段、２２は外部から送られてくる印字データ、２３は現像装置１２における現像ローラ４、供給ローラ５、交流電源１５、直流電源１６、１７などを制御して現像ローラ４上にトナー層を形成して感光体１上に形成された潜像を現像する制御をおこなう現像制御手段、２４は記録紙を収容した給紙カセット５３から記録紙１１を取りだしてレジストローラ１８まで搬送し、感光体１上に形成されるトナー像の先頭位置が転写装置５８の位置に位置するタイミングに合わせてこの記録紙１１を送り出す制御をおこなう記録紙搬送制御手段、２５は露光装置２を印字データ２２によって駆動して感光体１を露光する制御をおこなう露光制御手段、２６は制御手段２１が演算手段２７に算出させた次に印字する画像データの先頭部の印字率に対応した現像ローラ４上にトナー層を形成する回転数を記憶している、印字率に対応した現像ローラ回転数の記憶手段、２７は演算手段、図６において２０は画像形成装置、５３は給紙カセット、５４は無端状ベルト、５８は転写装置、５９は定着装置である。なお以下の説明では、本発明をタンデム型カラー画像形成装置に適用した場合を例に説明し、また感光体として感光体ドラム１を用いた場合を例に説明するが、本発明はタンデム型以外のカラー画像形成装置やモノクロ画像形成装置に適用しても良く、また感光体をベルト状の感光体ベルトなどで構成しても良いことは言うまでもない。

このうち感光体（静電潜像担持体）１の材料としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体、有機感光体（ＯＰＣ）などを用いることができる。正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）は、オゾンなどの発生が少なくて帯電が安定しており、特に単層構造の正帯電有機感光体は、長期にわたる使用によって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好適である。そして、正帯電有機感光体を長寿命のシステムに用いる場合、膜厚を２０μｍから４０μｍ程度に設定することが好ましい。２０μｍ以下の場合は、膜厚が減少して１０μｍ程度になったときに絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、４０μｍ以上とした場合は感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。

露光装置２は、半導体レーザ、もしくはＬＥＤを用いることができる。正帯電有機感光体を用いた場合は７７０ｎｍ付近の波長が有効であり、アモルファスシリコン感光体の場合は６８５ｎｍ付近の波長が有効である。以下本発明においては、感光体ドラム１として正帯電有機感光体を用い、露光装置２の光源としてＬＥＤを用いた場合を例に説明してゆく。

現像ローラ４の最表面は、均一な導電性のアルミニウム、ＳＵＳ、導電樹脂被覆などからなるスリーブや、アルマイト処理または導電性アルマイト処理したスリーブで構成し、感光体ドラム１に対して約２３５μｍの空間を持って配置され、この空間にはワイヤ電極などは用いない。そしてそのシャフト部には、例えば１００Ｖの直流バイアス電源１６、好ましくは矩形波としたＶｐｐが１．６ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚでデューティ比を５０％以下、例えば２７％にした交流のバイアス電源１５を接続し、回転する現像ローラ４と感光体ドラム１、及び供給ローラ５との間にこの直流と交流を重畳したバイアスが作用するようにする。このように直流に交流の重畳されたバイアスを導電性スリーブに印加することで、感光体１の潜像に対して良好な現像性と共に供給ローラ５に対してのトナーの回収性が高まり、連続印刷時の安定性が改善される。

供給ローラ５は、直流バイアス電源１７から例えば４００Ｖの直流バイアスを供給され、現像剤搬送体として内部に磁石が配設されている。そして、撹拌によって帯電されたトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を磁気保持し、磁気ブラシ１０を発生させてこの磁気ブラシ１０の厚さを規制ブレード７によって規制しながら、供給ローラ５と現像ローラ４との電位差によって現像ローラ４上にトナーのみの薄層を形成する。

現像ローラ４上のトナー薄層の飽和トナー量は、基本的には直流バイアス電源１６と１７の電位差によって決定され、前記したように直流バイアス電源１６を１００Ｖ、直流バイアス電源１７を４００Ｖとすると、現像ローラ４が２回転したときに１．０ｍｇ／ｃｍ^２のトナー層が得られるが、このトナー層は、トナーの帯電量や供給ローラ５における磁極の強さなどの要因も寄与する場合があり、直流バイアス電源１７の電位を画像データによって変化させると均一な濃度の画像が得られる。

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り、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、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。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、帯電が上昇してトナーが感光体ドラム１へ飛翔しづらくなり、現像性が低下する。

トナーは選択現像性を回避するため、粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布はコールターカウンターで測定され、体積分布平均粒径と個数分布平均粒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り、分布が広いと、連続印刷において現像ローラ４に比較的粒径の小さなトナーが堆積し、現像性を低下させる。

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、これらのキャリアをそのまま用いても良いが、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗が１０^８Ωｃｍ^３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た。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トナー濃度を上げられず、現像ローラ４へのトナー供給量が減少する。

連続印刷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ラ４からトナーを剥ぎ取り、リフレッシュする必要がある。これは、現像終了時に交流バイアス１５を印加したまま、直流バイアス１６、１７を変化させて現像ローラ４上のトナーを磁気ブラシ１０に回収する。現像終了時毎に現像ローラ４からトナーを剥ぎ取れば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。画像によっては、毎回安定なトナー層を形成する必要が無い場合もあるので、問題なく現像できる量のトナー層を形成することによって、トナー層形成の時間を短縮することができる。また、良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ４上のトナーを出し入れする時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム１上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム１に対して現像ローラ４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、供給ローラ５を現像ローラ４に対して１超２倍以下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、供給ローラ５の回転方向が現像ローラ４に対して逆方向であることが好ましい。

本発明に用いる現像装置１２は、供給ローラ５と直近のミキサー８ａの位置関係が、ミキサー８ａが上部にあることで縦型の現像装置となり、ミキサー８ａとミキサー８ｂの下に、感光体１と露光装置２が配置されるように置くことができるから、この現像装置１２を図６に示したように４個並べることで画像形成装置２０の奥行きを狭めることができる。また、トナーコンテナ９は現像装置１２の上部に配置することで、モータを介してトナー補給口から自由落下させることができ、交換時には上から取り外して再度上から装着すればよく、さらに現像装置１２もトナーコンテナ９と同様上部に取り外すことが可能であり、現像装置１２の異常時などの際にも、取り外しが容易で、構造も単純化する。

最初に、このように構成した現像装置１２による現像方法を適用する画像形成装置２０の一実施例の動作について、図６の模式図を用いて説明する。この画像形成装置２０は、無端状ベルト５４が、給紙カセット５３からの記録紙を定着装置５９に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送するベルト５４の上側には、ブラック用現像装置１２Ａ、イエロー用現像装置１２Ｂ、シアン用現像装置１２Ｃ及びマゼンタ用現像装置１２Ｄが配設されている。そしてこれらの現像装置１２（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）には、それぞれ供給ローラ５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）、該供給ローラ５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に近接して現像ローラ４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が配設され、該現像ローラ４に対面して感光体ドラム１（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が、さらにこの感光体ドラム１の周囲には、帯電器３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）及び露光装置２（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が配置されている。

このように構成したタンデム型画像形成装置において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる２成分現像剤は、トナーコンテナ９からそれぞれの現像装置１２に供給され、図１に示したミキサー８ａ、８ｂで撹拌されて帯電され、供給ローラ５上に磁気ブラシ１０を形成する。そして、供給ローラ５上の磁気ブラシ１０は規制ブレード７によって層規制され、供給ローラ５に加えられた直流バイアス１７と現像ローラ４に加えられた直流バイアス１６間の電位差、及び交流バイアス１５によって現像ローラ４にトナーのみの薄層を形成する。

そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器３によって正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム１が例えば４００Ｖに帯電され、その後、例えば７７０ｎｍの波長のＬＥＤを用いた露光装置２による露光により、感光体ドラム１の露光後電位は約７０Ｖになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ４に加えられた直流バイアス１６と交流バイアス１５により、現像ローラ４上のトナー薄層から感光体ドラム１に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。

そして、記録紙１１が給紙カセット５３からレジストローラ１８に送りだされ、このレジストローラ１８からトナー像が転写装置５８に達するタイミングで駆動ローラ１９で駆動されるベルト５４により送られ、転写装置５８（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）で転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置５９で定着されて排紙される。その後前記したように、印刷データによって定期的に、交流（ＡＣ）バイアス１５を印加したまま、直流（ＤＣ）バイアス１７を変化させて現像ローラ４上のトナー薄層を供給ローラ５に回収する。

次に本発明になる画像形成装置における現像方法につき、図５のタイムチャートに基づいて説明する。この図５において、一番上のｔ_０〜ｔ_１１は時間で、それぞれのスパンは現像ローラ４の１回転分の時間を表している。「１７．直流電源」は供給ローラ５へ直流バイアスを供給する直流電源１７の電圧、「４．現像ローラトナー層厚」は現像ローラ４上に形成されるトナー層の層厚、ＡからＤは、Ａが画像形成１枚目を表し、Ｂは、２枚目の画像形成を、現像ローラ４上へのトナー層形成を現像ローラ４のデフォルトの回転数（この場合は例えば２回転）の間だけ行った後行うことを、Ｃが同じく２枚目の画像形成を、現像ローラ４上へのトナー層形成をデフォルトの回転数に現像ローラ１周分加えた（すなわち３回転）間だけ行った場合を、Ｄが同じくデフォルトの回転数に２周分加えた（すなわち４回転）間だけ行った後、行うことをそれぞれ表している。

本発明においては連続印刷に際し、２枚目以後の画像における先頭の現像ローラ１周分の長さに相当する部分の印字率を算出し、その算出した印字率に対応させ、現像ローラ何周分のトナー層を形成すればその印字率の画像の濃度が適正に保たれるか判断し、その判断に基づいて現像ローラ４上にトナー層を形成するようにしたものである。

すなわち本発明の現像方法を適用するハイブリッド型現像装置は、前記したように磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤を供給ローラ５に磁気ブラシ１０として保持させ、時間ｔ_１で直流電源１７を４００Ｖとすることで、図５に「４．現像ローラトナー層厚」と記されたところに示したように、供給ローラ５上のトナーを現像ローラ４に飛翔させて現像ローラ４上に薄層を形成する。そしてこのトナー薄層は、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４と現像ローラ４の回転に伴って順次厚くなってゆき、例えば時間ｔ_４のように４回転すると飽和トナー量に達する。

そのため、この時間ｔ_４から「Ａ．画像形成１枚目」に示したように１枚目の画像形成を実施し、時間ｔ_５で１枚目の現像が完了したら、「１７．直流電源」の所に示したように、直流電源１７の電位を例えば０Ｖにする。すると、現像ローラ４上の現像残トナーは供給ローラ５に回収されてゴーストが防止でき、現像ローラ４が１回転してトナーの回収が済むと時間ｔ_６から今度はトナー層の再形成が行われる。

そして、このトナー層の再形成時間（現像ローラ４の回転数）は前記したように、連続印刷の２枚目以後の画像における先頭部分の現像ローラ１周分の長さに相当する印字率を算出し、その算出した印字率に対応して、現像ローラ何周分のトナー層を形成すればその印字率の画像の濃度が適正に保たれるか判断して決定される。

すなわち今、連続印刷の２枚目の画像における先頭部分の現像ローラ１周分の長さに相当する印字率が、文字画像や印字率が非常に小さくて例えば５％以下の場合、現像ローラ４上のトナー層厚は飽和トナー量に達していなくても問題ないから、図５Ｂに示したように、現像ローラ２周分のトナー層が形成されて３周目のトナー層が形成され始める時間ｔ_８から現像が行われる。

しかしこの印字率が、図５Ｃのように例えば５〜３０％の場合、デフォルトの回転数より１周分多くして時間ｔ_９から現像を行い、これがDのように例えば３０％以上の時は、さらに１周分多くして時間ｔ_１０から行うようにする。

このようにすることにより、連続印刷に於ける２枚目以後の画像形成に当たり、先頭部分の濃度薄が心配されるときは現像ローラ４上のトナー層厚を厚く、その心配がない場合は飽和トナー量に達していない状態で現像を開始することにより、紙間は必要な場合だけ長くされるから印字スピードに与える影響は最小に押さえられ、しかも先頭部分に濃度薄が生じるという心配はなくなるから、画像品質の優れた高速の画像形成装置とした現像方法を提供できる。

次に、図２、図３を用い、本発明の画像形成装置における現像方法を更に詳細に説明する。図２は本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の制御回路であり、図３は本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。

今、画像形成装置の制御手段２１に印字データ２２が送られると、制御手段２１はステップＳ３１で送られてきた印字データ２２が連続印字かどうか判断し、連続印字の場合はステップＳ３２へ、連続印字でない場合はステップＳ３５に進み、ステップＳ３２で２枚目以後か否かを判断して、２枚目以後はステップＳ３３へ、１枚目の場合はステップＳ３５へ進む。そしてステップＳ３５へ進んだ場合、通常のトナー層形成のための現像ローラ回転数、すなわち図５Ａの画像形成１枚目の場合に説明したように、時間ｔ_０からｔ_４の間トナー層形成を行った後現像を開始すると判断する。

一方ステップＳ３４に進んだ場合制御手段２１は、印字データ２２の次に印字する画像における先頭部分の、現像ローラ約１周分に相当する長さの画像の印字率をビデオデータから算出し、次のステップＳ３４で、印字率に対応した現像ローラ回転数記憶手段２６から算出した印字率に対応する現像ローラ回転数、すなわち前記したように、例えば印字率が５％以下の場合はデフォルトで、５〜３０％の場合はデフォルトに１周追加し、３０％以上の場合はデフォルトに２周を追加する値を読み出し、現像ローラ４上へのトナー層形成を何回転する間行うか決定する。

そして次のステップＳ３６で制御手段２１は、現像制御手段２３、記録紙搬送制御手段２４、露光制御手段２５に指示し、図５Ａのように１枚目の画像形成の場合、前記したようにまず時間ｔ_１で現像制御手段２３により、直流電源１７から例えば４００Ｖを供給ローラ５に、直流電源１６から１００Ｖと交流電源１５からＶｐｐが１．６ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚでデューティ比を例えば２７％にした交流のバイアスを現像ローラ４に印加させ、時間ｔ_４まで、現像ローラ４が４回転する間トナー層を形成させる。そして、その時間ｔ_４で次のステップＳ３７の現像を開始できるよう露光制御手段２５による感光体１への露光を行わせると共に、現像によって形成されたトナー像が転写装置５８の位置に来るタイミングに合わせて記録紙１１が送り込まれてくるように、記録紙搬送制御手段２４により、給紙カセット５３からの記録紙１１の取り出し、レジストローラ１８による無端状ベルト５４への送り出しタイミングの調節が行われる。

また、このステップＳ３６におけるトナー層形成が連続印刷に於ける２枚目以後の画像形成である場合、制御手段２１はステップＳ３４で決定したトナー層形成時間、すなわち現像ローラ４の回転数を参酌し、それを現像制御手段２３に伝える。そのため現像制御手段２３は、図５に於ける時間ｔ_５でまず直流電源１７の電位を例えば０Ｖとし、現像ローラ４上の現像残トナーを供給ローラ５に回収する。そして時間ｔ_６で直流電源１７の電位を例えば４００Ｖに戻し、ステップＳ３４で決定したトナー層形成時間、すなわち現像ローラ４の回転数だけ現像ローラ４上にトナー層を形成する。すなわち前記したように、次の形成画像における現像ローラ１周分の先頭画像の印字率が５％以下の場合はデフォルトである２周分、５〜３０％の場合は３周分、３０％以上の場合は４周分の間トナー層を形成する。

そしてこの間に、制御手段２１は前記と同様現像制御手段２３、記録紙搬送制御手段２４、露光制御手段２５に指示し、トナー層形成の終了する時間ｔ_８、ｔ_９、ｔ_１０で次のステップＳ３７の現像を開始できるよう露光制御手段２５による感光体１への露光を行わせると共に、現像によって形成されたトナー像が転写装置５８の位置に来るタイミングに合わせて記録紙１１が送り込まれてくるように、記録紙搬送制御手段２４により、給紙カセット５３からの記録紙１１の取り出し、レジストローラ１８による無端状ベルト５４への送り出しタイミングの調節が行われる。

そして、次のステップＳ３７で現像が行われてステップＳ３８に進むと、ここで印字がこれで終わりかどうかが判断され、まだ続く場合はステップＳ３１に戻って同じ事が繰り返され、印字終了の場合は終了する。

以上が本発明になる画像形成装置における現像方法であるが、図６に示したタンデム型カラー画像形成装置においては、前記したようにブラック用現像装置１２Ａ、イエロー用現像装置１２Ｂ、シアン用現像装置１２Ｃ、マゼンタ用現像装置１２Ｄの４つの現像装置があり、２枚目以後の画像は、それぞれの色に対応した画像によって先頭部分の印字率は異なる。その場合に対応できるようにしたのが図４に示したフロー図である。

この図４に示したフロー図は、図３に示したフロー図とステップＳ４３とS４４のみが異なり、それ以外は同一の動作のため同一番号を付してある。そのため、ステップＳ４３とS４４の部分を中心に説明すると、ステップＳ４３では前記したように、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ各色の次に形成する画像の先頭部分の印字率が算出され、次のステップＳ４４で、この４色の先頭部印字率のうち、最も高い印字率の色の印字率が選択される。そして次のステップＳ３４では、この選択された色の印字率に基づき、現像ローラ回転数記憶手段２６から算出した印字率に対応する現像ローラ回転数を選択する。

以下の動作は前記したのと全く同様であり、このようにすることにより、最も印字率の高い色の印字率に合わせたトナー層形成が各色の現像措置で行われるから、個々の色に対応した濃度調節をすることなく、非常に簡単に次に印字する画像における先端部分の画像濃度を安定させた画像形成装置における現像方法を提供できる。

以上種々述べてきたように本発明によれば、次に印字する画像における先頭部分の現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率を算出し、その印字率に対応させて前記紙間における前記現像ローラ４上へのトナー層形成時間の長さを調節するようにしたことにより、最も画像濃度が変動する次印字画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分が、この部分に最適なトナー量で現像できるから、先頭部分に濃度薄が生じるという心配がなくなる。また、印字率に応じて現像ローラ４へのトナー層形成時間を変化させたから、一律に紙間を長くして現像ローラ４に充分な層厚のトナー層を形成してから現像する方法に比較し、印字スピードが早い画像形成装置における現像方法を簡単な構成で、安価に提供できる。

そして現像ローラ４上へのトナー層形成時間の長さの調節は、現像ローラ約１周分に相当する長さを単位として行うようにすることにより、現像ローラ４上へのトナー層形成を、常に均一に行うことができる。

また、調節された現像ローラ４上へのトナー層形成時間の長さを含む紙間に対応させ、潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体へ転写する位置へ記録媒体を送り出すレジストローラの記録媒体送りだしタイミングを調節するようにしたことにより、トナー層形成時間を新たな部品を追加することなく容易に調節することができるようになる。

さらに、前記画像形成装置がカラー画像形成装置である場合、次に印字する、使用する各色に対応した画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率のうち、最大の印字率に対応させて前記現像ローラ４上へのトナー層形成時間を調節するようにしたことにより、個々の色に対応した濃度調節をすることなく、非常に簡単に次に印字する画像における、先端部分の画像濃度を安定させた画像形成装置における現像方法を提供できる。

また、前記次に印字する画像における先頭部分の現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率が、５％から３０％の間は前記現像ローラ４へのトナー層形成時間を現像ローラ１周分増やし、３０％を超えた場合は現像ローラ２周分増やすようにすることより、好適な濃度の画像を容易に得ることができる。

本発明によれば、次に印字する画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率を算出し、その印字率に対応させて現像ローラ４におけるトナー層形成時間を調節するようにすることにより、最も画像濃度が変動する次印字画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分が、この部分に最適なトナー量で現像できるから、先頭部分に濃度薄が生じるという心配がなく、また、印字率に応じて現像ローラ４へのトナー層形成時間が変化するから、一律に紙間を長く取って現像ローラ４に充分な層厚のトナー層を形成してから現像する方法に比較し、印字スピードが早い画像形成装置における現像方法を簡単な構成で、安価に提供できる。

本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の模式図である。本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の制御回路である。本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。本発明になる画像形成装置における現像方法を説明するためのタイミングチャートである。本発明になる現像方法を実施する現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。

符号の説明

１感光体（潜像担持体）ドラム
２露光装置
３帯電器
４現像ローラ
５供給ローラ
７規制ブレード
８ａ、８ｂミキサー
９トナーコンテナ
１０磁気ブラシ
１１記録紙
１２現像装置
１５交流電源
１６直流電源
１７直流電源
１８レジストローラ
１９駆動ローラ
２０画像形成装置
２１制御手段
２２印字データ
２３現像制御手段
２４記録紙搬送制御手段
２５露光制御手段
２６印字率に対応した現像ローラ回転数記憶手段
２７演算手段

Claims

内部に磁極部材を有する供給ローラの周囲に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシにより現像ローラへトナーのみを転移させてトナー層を形成し、該形成されたトナー層で潜像担持体上の潜像を現像した後、前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラに回収するようにしたカラー画像形成装置における現像方法において、
連続印字を行うに際し、次に印字する画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率を算出し、その印字率に対応させて紙間における前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを調節するようにし、前記現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さの調節は、現像ローラ約１周分に相当する長さを単位として行うとともに、次に印字する、使用する各色に対応した画像における先頭部分の前記現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率のうち、最大の印字率に対応させて前記現像ローラ上へのトナー層形成時間を調節するようにしたことを特徴とする画像形成装置における現像方法。
前記調節された現像ローラ上へのトナー層形成時間の長さを含む紙間に対応させ、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体へ転写する位置へ記録媒体を送り出すレジストローラの記録媒体送りだしタイミングを調節することを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像方法。
前記次に印字する画像における先頭部分の現像ローラ約１周分に相当する長さの印字率が、５％から３０％の間は前記現像ローラへのトナー層形成時間を現像ローラ１周分増やし、３０％を超えた場合は現像ローラ２周分増やすことを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像方法。