JP4598091B2 - 画像形成装置、現像装置及び画像形成装置における現像剤調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、ＦＡＸ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いた画像形成装置は、帯電装置により、均一に帯電された感光ドラムの表面を露光装置により露光して静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像を現像して感光ドラム上にトナー像を形成した後、トナー像を用紙に転写し定着する方式である。

現像装置では、トナーカートリッジよりトナーが供給され、現像ローラに印加する現像電圧と、供給ローラに印加する供給電圧を調整し、現像ローラと供給ローラ間、および現像ローラと規制ブレード間で摩擦帯電することにより、トナーが帯電され、現像ローラ上に均一なトナーの薄層を形成している。

また、画像形成前の準備動作時において、現像器を空転させ、感光ドラム上の異物の除去や現像ローラ上のトナー薄層電位の安定化を行い、高品質な画像を保っている。
特開２００５−１７３２９０号公報

しかしながら、上記構成の装置では、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生する。当該異常帯電トナーの発生により、画像形成時にカブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像となってしまう場合がある。画像形成時や画像形成前の準備動作において、現像電圧と供給電圧を調整し、異常帯電を抑制しているが不十分であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生しないように、現像装置内部のトナーの帯電量を調整することにより、画像形成の際にカブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像のない、良好な品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項１記載の発明は、静電潜像担持体と、回転駆動されることにより当該静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤薄層を形成する規制部材と、前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に帯電調整電圧が印加され、前記規制部材により前記現像剤担持体上の形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材とを有し、前記帯電調整部材に印加する帯電調整電圧を、画像形成時における画像形成電圧と、準備動作時における非画像形成電圧とに設定する調整電圧切替部を備え、更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、（１）装置の環境条件、（２）装置の経時条件、（３）画像比率、（４）装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置である。

これにより本発明は、現像装置内部のトナーの帯電量を調整することにより、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生することがなく、画像形成の際に、カブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像のない、良好な品質の画像を得ることができる。

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。本画像形成装置５１は、感光ドラム１と感光ドラム１の周囲に配置された帯電ローラ２、ＬＥＤヘッド３、現像器４、転写ローラ５、クリーニング装置６、記録媒体Ｐの搬送路上に配置された定着器７、記録媒体Ｐを収めるトレイ２８、記録媒体Ｐをトレイ２８からピックアップするホッピングローラ２９、記録媒体Ｐを斜行させずに搬送するためのレジストローラ３０及び記録媒体Ｐを装置外へ排出する排出ローラ３１から構成される。

感光ドラム１は、例えばアルミなどドラム形状の導体の表面に光導電層が形成されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を均一に帯電させるための装置であり、例えばステンレスなどの導体を軸としてエピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体が被覆されており、感光ドラム１に接触するように配置されている。

ＬＥＤヘッド３は、一様に帯電された感光ドラム１の表面を選択露光し、潜像パターンを形成するための露光装置であり、ＬＥＤ素子とＬＥＤ駆動素子とレンズアレイからなり、ＬＥＤ素子からの照射光が感光ドラム１の表面に結像する位置に配置されている。

現像器４は、感光ドラム１に形成されている潜像パターンにトナー像を現像するための装置である。当該現像器４は、例えばステンレスなどの導体を軸としてウレタンなどの導電性の弾性体を被覆した現像ローラ８と、現像ローラ８上の現像されないトナーを掻き取るとともに現像ローラ８にトナーを供給するために現像ローラ８の円周上に接触するように配置され、例えばステンレスなどの導体を軸としてシリコーンなどの発泡性の弾性体を被覆した供給ローラ９と、現像ローラ８にトナー薄層を形成するために先端部分が現像ローラ８の円周上に押し当てるように設置し、例えばステンレス鋼の板状部材である規制ブレード１０からなる。現像器４内部には、トナーカートリッジ４−１から図示しないトナーが補給される構成である。更に、現像器４は現像ローラ８が感光ドラム１の表面に接触する位置に配置されている。

本実施の形態では、記録媒体Ｐ上へのトナー飛散を防ぎ、且つ現像ローラ８上及び現像器内のトナーの帯電量を調整する部材として、トナー帯電調整部材１１が現像ローラ８に接するように配置されている。当該トナー帯電調整部材１１は、現像ローラ８の回転方向で感光ドラム１の下流側でかつ供給ローラ９の上流側に設けられる。当該トナー帯電調整部材１１は、例えば導電性テフロン（登録商標）材の板状部材からなる。

更に、転写ローラ５は、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写するための装置であり、例えば導電性の発泡性弾性体からなり、感光ドラム１に接触する位置に配置されている。

クリーニング装置６は、感光ドラム１上の未転写などにより残留したトナーや、現像器４から感光ドラム１上へ移動させた廃棄トナーを掻き取った後に廃棄するための装置であり、例えばゴムブレードにより構成され、ゴムブレードの先端を感光ドラム１の表面に当て込むように配置されている。更に、定着器７は記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像を加温、加圧により定着させるための装置である。

前記感光ドラム１は、図中矢印の方向にＩＤモータ１２（図２参照）により回転駆動される。前記現像ローラ８、供給ローラ９は感光ドラム１からのギア伝達により回転駆動される。更に、帯電ローラ２は感光ドラム１表面との摩擦伝達により回転駆動される。

図２は第１の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。同図において、前記トナー帯電調整部材１１にはトナー帯電調整電圧制御部１３よりトナー帯電調整電圧が印加され、前記現像ローラ８には現像電圧制御部１４より現像電圧が印加され、前記供給ローラ９には供給電圧制御部１５より供給電圧が印加され、前記規制ブレード１０には規制ブレード電圧制御部１６より規制ブレード電圧が印加される。前記トナー帯電調整電圧制御部１３にはトナー帯電調整電圧切替部１７が、現像電圧制御部１４には現像電圧切替部１８が、供給電圧制御部１５には供給電圧切替部１９が、規制ブレード電圧制御部１６には規制ブレード電圧切替部２０が接続されている。

当該トナー帯電調整電圧切替部１７、現像電圧切替部１８、供給電圧切替部１９及び規制ブレード電圧切替部２０は、前記トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６に通知する電圧設定値を、制御部２３からの指示に従い、画像形成電圧設定部２１に保持されている画像形成電圧と、トナー帯電調整シーケンス電圧設定部２２に保持されているトナー帯電調整シーケンス電圧とを切り替える。前記トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６は通知された電圧設定値に基づき電圧を出力する。

更に同図において、帯電ローラ２には帯電電圧制御部２４が接続され、前記ＩＤモータ１２にはＩＤモータ制御部２５が接続され、転写ローラ５には転写電圧制御部２６が接続され、ＬＥＤヘッド３にはＬＥＤヘッド発光制御部２７が接続されている。当該帯電電圧制御部２４、ＩＤモータ制御部２５、転写電圧制御部２６及びＬＥＤヘッド発光制御部２７は、それぞれ制御部２３からの指示に従い、帯電ローラ２へ印加する帯電電圧と、ＩＤモータ１２の駆動動作と、転写ローラ５へ印加する転写電圧と、ＬＥＤヘッド３の発光動作を制御する。

前記制御部２３は、温湿度検知部４１から出力される温度（℃）・湿度（％ＲＨ）と、ドラムカウント計測部４２から出力されるドラムカウント値Ｋ（総称）と、ドットカウント計測部４３から出力されるドットカウント値Ｄ（総称）と、時間計測部４４から出力される時刻Ｔ（総称）並びに記憶部４５より読み出したドラムカウント値Ｋ´（記憶部４５に記憶された値の総称をここではＫ´とする）と、ドットカウント値Ｄ´（記憶部４５に記憶された値の総称）及び時刻Ｔ´（記憶部４５に記憶された値の総称）より、後述する第１式より絶対水分量（ｇ／ｍ^３）を計算し、同じく第２式より画像比率を計算し、同じく第３式より印刷頻度を計算し、更にこの計算結果と前記ドラムカウント値Ｋを使って、前記電圧設定値のテーブル（図３、図４参照）を決定する。更に、記憶部４５は制御部２３へ出力された前記ドラムカウント値Ｋとドットカウント値Ｄ及び時刻Ｔを記憶する。

ここで、「絶対水分量」とは空気中の単位体積当たりの水分量を示す。また、「ドラムカウント」は感光ドラム１の回転回数の累積値を表す。例えば、Ａ４用紙の長さは横送りの場合２１０ｍｍであり、感光ドラム１の一周の長さは９４ｍｍであるが、前記ドラムカウントは、Ａ４用紙を３枚連続印刷時におけるドラムカウントの増加量を３カウントとする。当該ドラムカウントの計測は前記制御部２３にて、前記ＩＤモータ１２の回転数に応じてドラムカウントを加算している。「ドットカウント」は画像ドットの累積値を表し、「印刷頻度」は所定時間におけるドラムカウントの増加量を表す。「画像比率」は所定ドラムカウント増加量における画像ドット増加量から、Ａ４用紙１枚当たりの画像ドットを算出し、Ａ４用紙全面発光時の画像ドット数を１００％とした時の画像ドットの割合を表す。

次に、第１の実施の形態の動作について説明する。画像形成装置５１の印刷工程においては、まず帯電ローラ２に帯電電圧を印加して感光ドラム１の表面を一様に帯電させた後、制御部２３からの画像データに従いＬＥＤヘッド３を発光させ、感光ドラム１の表面に静電潜像パターンを形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ８に現像電圧を印加して、感光ドラム１上の静電潜像パターンを現像する。

ここで前記供給ローラ９と、規制ブレード１０及びトナー帯電調整部材１１には、現像ローラ８上のトナー薄層を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、前述した電圧設定値に基づき、前記供給電圧制御部１５から供給電圧が、規制ブレード電圧制御部１６から規制ブレード電圧が、トナー帯電調整電圧制御部１３からトナー帯電調整電圧が印加されている。

次に、転写ローラ５には、転写電圧制御部２６から転写電圧を印加して、感光ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｐ上へ転写させた後、記録媒体Ｐ上のトナー像は定着器７により記録媒体Ｐに定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、排出ローラ３１にて装置外へ排出され印刷動作が完了する。

ここで、負帯電性のトナーを用いて画像形成装置５１を例えば、２３℃、５０％ＲＨのような常温常湿環境で動作させる場合、各印加電圧の設定は、例えば帯電電圧を−１０００Ｖ、現像電圧を−２００Ｖ、供給電圧を−２８０Ｖ、規制ブレード電圧を−２８０Ｖ、トナー帯電調整電圧を−１００Ｖとする。感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２に所定の値以上の帯電電圧を印加すると帯電され、印加する帯電電圧に比例して表面電圧が変化する。本例において感光ドラム１の表面電圧は−５００Ｖとなる。そしてＬＥＤヘッド３の発光により形成された潜像パターンの潜像電圧は−１００Ｖとなり、潜像パターンに現像ローラ８からトナーが反転現像される。負帯電性のトナーは、例えばポリスチレン樹脂に、帯電性や流動性を付与するためのシリカなどを外添している。

しかしながら、現像ローラ８上に形成されたトナー層は、潜像パターンに対応したトナーのみが現像に寄与するため、画像データの画像比率が低い印刷の場合、現像されないトナーが多く存在することになる。これにより、未現像のトナーは現像ローラ８上に付着した状態で現像器４内へ戻り、供給ローラ９による掻き取りや、現像ローラ８と供給ローラ９との間で摩擦帯電や、現像ローラ８と規制ブレード１０との間での摩擦帯電及び現像ローラ８とトナー帯電調整部材１１との間での摩擦帯電を経て、再び感光ドラム１への現像部へ搬送されるものが生じる。更に、規制ブレード１０を通過できず現像器４内に留まるものも生じる。

このような画像比率の低い印刷が継続された場合、現像されずに現像ローラ８上や現像器４内に留まるトナーはダメージを受け、シリカなどの外添剤が離脱あるいは埋没することなどにより、帯電性能の低下や逆極性の帯電が生じる場合がある。あるいは供給ローラ９により掻き取られずに現像ローラ８の表面に付着した状態で摩擦帯電を繰り返すことにより、帯電量が増加する場合もある。

第１の実施の形態では、帯電量が低下したり増加したりしたトナー、及び逆極性の帯電が生じたトナーを正常な帯電量へ調整するために、トナー帯電調整部材１１を設けることにより、トナーと同極性の電圧と逆極性の電圧のいずれかを出力する。かつ、画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる値の現像電圧、供給電圧、規制ブレード電圧及びトナー帯電調整電圧を前記現像ローラ８、供給ローラ９、規制ブレード１０及びトナー帯電調整部材１１に印加し、更に現像ローラ４や感光ドラム１などを空転、即ち画像形成を行わずに回転させるようにしたトナー帯電量調整シーケンスを行うことを特徴としている。

第１の実施の形態において、前記トナー帯電調整シーケンスはドラムカウント２０カウント毎、画像データ受信時に実行する。ただし、画像データが複数枚あり画像形成時にドラムカウントが２０カウントを超えた場合は、次回の画像データ受信時においてトナー帯電調整シーケンスを行う。また、前記感光ドラム１の空転回数は、画像形成前の準備動作時にドラムカウント５カウント分とする。

次に、第一の実施の形態における現像電圧、供給電圧、規制ブレード電圧及びトナー帯電調整電圧の電圧設定テーブルを図３、図４に示す。図３は画像形成時の電圧設定テーブルであり、図４はトナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルである。

画像形成時及びトナー帯電調整シーケンス時それぞれ（１）環境テーブル、（２）経時テーブル、（３）画像比率テーブル及び（４）印刷頻度テーブルを持っており、４つのテーブルの足し合わせで電圧を設定する。（１）環境テーブルは温湿度より計算した絶対水分量より決定し、（２）経時テーブルはドラムカウント値より決定し、（３）画像比率テーブルは画像比率より決定し、（４）印刷頻度テーブルは印刷頻度より決定する。

以下に、絶対水分量と、画像比率と、印刷頻度の計算式を示す。
絶対水分量 ＝ （０．０２２５×（温度）×（温度）＋０．１５６８×（温度）
＋５．２０５）×（湿度／１００） ・・・第１式
画像比率 ＝ ｛（Ｄａ−Ｄｂ）／（Ｋα×１５８４０）｝×１００・・・第２式
印刷頻度 ＝ Ｋａ−Ｋｂ ・・・第３式
Ｋα：設定したドラムカウント
Ｄａ：現在のドットカウント
Ｄｂ：ドラムカウントＫα前のドットカウント
Ｔα：設定した時間
Ｋａ：現在のドラムカウント
Ｋｂ：時間Ｔα前のドラムカウント
１５８４０：ドラムカウント１当たりの印字可能であるドットの総数
本実施の形態では、設定したドラムカウントＫα、ドラムカウントＫα前のドットカウントＤｂ、設定した時間Ｔα、時間Ｔα前のドラムカウントＫｂは前記記憶部４５に記憶される値である。（３）画像比率テーブル決定におけるドラムカウント増加量は１００カウント、（４）印刷頻度テーブル決定における印刷比率計算時の時間は５時間である。各テーブル決定値より小さい場合は左端のテーブル値を使用し、各テーブル決定値より大きい場合は右端のテーブル値を使用する。

ここで、トナー帯電調整電圧の設定の一例を示す。例えば絶対水分量５ｇ／ｍ^３、ドラムカウント３０００カウント、画像比率１０％、印刷頻度が２５０カウントの場合、画像形成時のトナー帯電調整電圧は、図３の＊印より、（−１０）+（−２５）＋（０）＋（１００）＝６５Ｖとなり、一方、トナー帯電調整シーケンス時のトナー帯電調整電圧は、図４の＊印より、（５０）＋（−３５）＋（−１０）+（１２０）＝１２５Ｖとなる。図３及び図４に示すように、（１）環境テーブルには、絶対水分量が多いほど帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。また、（２）経時テーブルには、ドラムカウント計測部４２の計測するドラムカウント値Ｋａが大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。また、（３）画像比率テーブルには、所定期間における画像比率が大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。更に（４）印刷頻度テーブルには、所定期間における印刷頻度が大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。更に、両図から明らかなように、画像形成時のトナー帯電調整電圧の絶対値は、トナー帯電調整シーケンス時のトナー帯電調整電圧の絶対値より小さい。

本実施の形態におけるトナー帯電調整シーケンスの間隔と、感光ドラム１の空転回数と、各テーブル設定値と、画像比率計算時のドラムカウント増加量及び印刷頻度計算時の時間は一例であり、トナーの帯電特性や、各ローラ物性などのプロセス条件によって適宜トナー帯電量が安定する設定にすればよい。また、印刷が複数枚にわたる場合は、前記画像データ受信時に限らず、記録媒体Ｐの媒体間でトナー帯電調整シーケンスを行うことも可能であり、その場合は媒体間隔を広げてトナー帯電調整シーケンスを行うか、媒体間隔は広げず複数の媒体間に分割してトナー帯電調整シーケンスを行う方法がある。

次にフローチャートにより、第１の実施の形態の動作について詳細に説明する。図５、図６は第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。Ｓ１０１で前記制御部２３において画像データが受信されると、Ｓ１０２で前記温湿度検知部４１にて検出した温湿度を取得し、Ｓ１０３で前記感光ドラム１の前記ドラムカウント計測部４２にて計測したドラムカウント値Ｋａを取得し、Ｓ１０４で前記ドットカウント計測部４３にて計測したドットカウント値Ｄａを取得し、Ｓ１０５で前記時間計測部４４にて計測した時刻Ｔａを取得する。

Ｓ１０６で制御部２３は、記憶部４５より前回のトナー帯電調整シーケンス終了時のドラムカウントＫ０と、所定時間前のドラムカウントＫｂ及び所定ドラムカウント前のドットカウントＤｂを読み出す。そして、制御部２３は前記Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６にて得た値より、Ｓ１０７において第１式に示した絶対水分量を計算し、Ｓ１０８において第２式に示した画像比率を計算し、更にＳ１０９において第３式に示した印刷頻度を計算する。

次に、Ｓ１１０で制御部２３は前記Ｓ１０３で取得したドラムカウント値Ｋａと、Ｓ１０６で読み出したドラムカウント値Ｋ０よりＫａ−Ｋ０を計算し、計算結果が所定の値Ｎより大きいか否かを比較する。ここで、所定の値Ｎはトナー帯電調整シーケンスの間隔を決める値であり、本実施の形態ではＮ＝２０とする。比較の結果、Ｋａ−Ｋ０≧Ｎの場合はＳ１１１へ進み、トナー帯電調整シーケンスを実行する。一方、Ｋａ−Ｋ０＜Ｎの場合はＳ１１７へ進み、トナー帯電調整シーケンスは実行しない。

Ｓ１１１において、制御部２３にてトナー帯電調整シーケンス時における電圧設定の指示を、前記トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６へ出力する。そうすると、当該トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６は、前記Ｓ１０３のドラムカウント値Ｋａと、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９の計算結果と、図４で示したトナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルをもとに、トナー帯電調整電圧、現像電圧、供給電圧及び規制ブレード電圧を設定する。

Ｓ１１２でＩＤモータ制御部２５はＩＤモータ１２を駆動させ、前記感光ドラム１を空転のために回転駆動をさせる。そしてＳ１１３でドラムカウント計測部４２は、トナー帯電調整シーケンス時における感光ドラム１のドラムカウント値Ｋｂを取得する。

Ｓ１１４で、制御部２３は当該ドラムカウント値Ｋｂと前記ドラムカウント値Ｋａより、Ｋｂ−Ｋａを計算し、計算結果が所定の値Ｍより大きいか否かを判断する。ここで、所定の値Ｍは感光ドラム１の空転回数を決める値であり、本実施の形態ではＮ＝５とする。Ｋｂ−Ｋａ≧Ｍの場合はＳ１１５へ進み、Ｋｂ−Ｋａ＜Ｍの場合はＳ１１３へ戻り空転を継続する。Ｓ１１５で、記憶部４５はＫｂ＝Ｋ０として、トナー帯電調整シーケンス終了時のドラムカウントを記憶する。

Ｓ１１６で制御部２３は、前記トナー帯電調整電圧切替部１７、現像電圧切替部１８、供給電圧切替部１９及び規制ブレード電圧切替部２０を介して、前記トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６に対し、電圧設定値をトナー帯電調整シーケンス電圧から画像形成電圧へ切り替えるように指示する。

そうすると、当該トナー帯電調整電圧制御部１３、現像電圧制御部１４、供給電圧制御部１５及び規制ブレード電圧制御部１６は、Ｓ１１３のドラムカウント値ＫｂとＳ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９の計算結果と、図３で示した画像形成時の電圧設定テーブルをもとに、トナー帯電調整電圧、現像電圧、供給電圧及び規制ブレード電圧を設定する。そして、Ｓ１１７で画像形成を開始する。

本第１の実施の形態の適用前後でのカブリと汚れの実験結果を図７から図９の表に示す。ここで、「カブリ」とは、正常に帯電したトナーに対し帯電量が低いトナーや逆極性に帯電したトナーにより、画像の背景部、即ち非画像部にトナーが付着することをいう。このカブリを引き起こす低い帯電量のトナーや逆極性に帯電したトナーをカブリトナーとする。

一方、「汚れ」とは、正常に帯電したトナーに対し帯電量が高いトナー、いわゆる過剰帯電トナーにより、画像の背景部、即ち非画像部にトナーが付着することをいう。この汚れを引き起こす過剰帯電トナーを汚れトナーとする。

カブリの評価方法については、Ａ４用紙光沢紙（秤量＝１２８０（ｇ／ｍ^２）紙、光沢度５８．７（MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY GLOSS METER、Type.GM-26D、視野角７５°による測定での光沢度））を白紙印刷、即ち用紙上にトナー像を形成させずに用紙を通紙し、白紙印刷を行った用紙上の色相（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）と、印刷を行わない用紙上の色相（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）との色相差（色差、ΔＥ）を、色彩色差計ＣＭ−２６００ｄ（ミノルタ社製、Ｃ光源、２度視野）にて測定することで光沢紙カブリとして計測した。ここで、ΔＥの値が大きいほど、白紙印刷を行った用紙上に付着したトナーが多い、即ちカブリが大きく品質が悪いことを意味する。ΔＥの値が１．０以下を○、１．０より大きく１．５以下を△、１．５より大きい時を×とした。

汚れの評価方法については、４０％パターンを形成した際に、汚れ、即ち白地部にトナーが付着する場合、パターンを構成するドットがつぶれてしまう。つまり、ドット形成領域以外の白地部にトナーが付着し、濃度が上昇した部分と濃度が上昇しない部分とで濃度ムラが発生し、この濃度ムラが発生した場合を汚れとした。この場合、濃度が上昇した部分の濃度（ＯＤ１）と濃度が上昇していない部分の濃度（ＯＤ２）とを比較し、（（ＯＤ１−ＯＤ２）×１００／ＯＤ２）が１５％以下を汚れなしで○、１５％より大きく２０％より小さい場合を汚れ軽微で△、２０％より大きい場合を汚れ大で×とした。なお、濃度の測定は濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５０４（X-Rite製）を用いて測定を行った。また、記録媒体Ｐは（株）沖データ製エクセレントホワイトを使用した。

図７は装置外温湿度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。実験は各装置外温湿度でドラムカウント０カウント時にて行った。本実施の形態の適用前は絶対水分量が多いとカブリが悪化し、絶対水分量が少なくなると汚れが悪化する傾向があったが、本実施の形態を適用することでカブリと汚れが改善した。

図８は温度２３℃湿度５０％ＲＨの環境下で画像比率１％での連続試験時におけるドラムカウントとカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。本実施の形態の適用前はドラムカウントが増加するにつれカブリが悪化したが、本実施の形態の適用後は、ドラムカウント２００００カウント時で僅かにカブリが発生する程度にまで改善した。汚れについては、適用前と適用後のどちらも発生しなかった。

図９は図８で示した実験条件において、ドラムカウント３０００から４０００までの画像比率１％での連続試験時における印刷頻度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。本実施の形態の適用前は所定時間におけるドラムカウントが少ないとカブリが悪く、所定時間におけるドラムカウントが増加するとカブリは良化するが汚れが発生した。本実施の形態の適用後は、所定時間におけるドラムカウントに関わらず、カブリと汚れのどちらも発生しなかった。

本第１の実施の形態においてトナー帯電調整部材１１を設け、トナー帯電調整シーケンスを行うことでトナー帯電量が安定し、カブリと汚れの発生を無くすことができた。

以上のように、第１の実施の形態によれば、トナー帯電調整部材１１を設け、電圧を印加し、かつ画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる電圧設定にて現像器４を空転するトナー帯電量調整シーケンスを行うことで、現像器４内の高帯電、低帯電及び逆帯電のトナーの帯電量を調整し、汚れやカブリの無い良好な品質の画像を出力することができる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態で説明したトナー帯電調整シーケンスの起動条件である画像データ受信時の画像データについて、当該第２の実施の形態は、受信する画像データに濃度補正用画像を含むものである。

図１０は第２の実施の形態に係る画像形成装置９１の構成図である。前記第１の実施の形態ではモノクロの画像形成装置５１を用いて説明したが、第２の実施の形態ではカラータンデム方式の画像形成装置９１を用いて説明する。

感光ドラム１、帯電ローラ２、ＬＥＤヘッド３、現像器４、転写ローラ５、クリーニング装置６は第１の実施の形態と共通であり、トナーの色を副走査方向上流よりブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の順で並べて使用する。また、定着器７、トレイ２８、ホッピングローラ２９、レジストローラ３０、排出ローラ３１も第１の実施の形態と共通である。

さらに、記録媒体Ｐを搬送し現像剤を転写する転写ベルト３２、当該転写ベルト３２を駆動するドライブローラ３３、前記転写ベルト３２の駆動を安定させるアイドルローラ３４、前記転写ベルト３２上のトナーをクリーニングするベルトクリーニング装置３５、及び転写ベルト３２上に形成された後述する濃度補正用画像より濃度を検出する濃度センサ３６より構成される。

次に、第２の実施の形態の動作について説明する。画像形成装置９１の印刷工程については、前記第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態の説明を援用する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明したトナー帯電調整シーケンスの起動条件である画像データ受信時について、受信する画像データに濃度補正用画像が含まれる場合に関するものである。即ち、濃度補正動作の直前にもトナー帯電調整シーケンスを行うことにある。

ここで、濃度補正について説明する。濃度補正は、転写ベルト３２上に所定の面積率の画像を数種類形成し、その画像濃度を主走査方向中央部に設置した前記濃度センサ３６にて検出し、前記制御部２３にて前記記憶部４５より読み出した計算方法により、前記現像ローラ８に印加する現像電圧、及び前記ＬＥＤヘッド３のＬＥＤ発光量を調整することで行う。当該濃度補正を行うタイミングは、

（１） 画像形成装置の電源投入時
（２） 新品画像形成部への交換時
（３） 新品トナーカートリッジへの交換時
（４） 所定ドラムカウント到達時
（５） 画像形成動作が所定時間行われなかった後の画像データ受信時
などがあるが、これらに限らず適宜設定可能である。
図１１は第２の実施の形態に係る濃度補正用画像を示す説明図である。同図に示すとおり、主走査方向が３０ｍｍ、副走査方向が４０ｍｍの大きさで、面積率が１００％、７０％、３０％の３つを各色それぞれ形成し、副走査方向にＢＫ１００％→Ｙ１００％→Ｍ１００％→Ｃ１００％→ＢＫ７０％・・・→Ｃ３０％の順で並べたものである。ちなみに、当該濃度補正用画像の形成時に加算するドラムカウント値は２となる。当該濃度補正用画像が変更されれば、その画像に応じて加算されるドラムカウント値も変化する。

また、本実施の形態において、４つの現像器４における構成・動作は同じであり、画像形成時及びトナー帯電調整シーケンス時における電圧設定テーブルは、第１の実施の形態（図３、図４参照）で用いた環境テーブル、経時テーブル、画像比率テーブル、及び印刷頻度テーブルを４色それぞれの現像器４について備えている。各テーブルを設定するために必要なドラムカウント値とドットカウント値は各色毎に計測し、温湿度と時刻は各色共通の値とする。各テーブルにおける電圧設定値は、トナーの違いによる帯電量の違いによって適宜設定可能である。

以上のように第２の実施の形態によれば、トナー帯電調整シーケンスを紙面上への画像印刷前だけでなく、濃度補正パターン形成前にも実行することで、汚れやカブリの無い良好な品質の画像が出力でき、且つ紙面上への画像印刷時と濃度補正パターン形成時のトナー帯電量の差がなくなるため、環境、経時、画像比率、及び印刷頻度による紙面上画像の濃度差を改善することができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態における前記トナー帯電調整部材１１は板状部材であったが、当該第３の実施の形態では、これをローラ部材としたものである。図１２は第３の実施の形態の概略構成図である。感光ドラム１は現像ローラ８と接触しており、

現像ローラ８は供給ローラ９と接触して、トナーの供給を受けており、規制ブレード１０と接触して、トナー層の規制を受けている。更に、現像ローラ８は感光尾ドラム１と接触する位置に配置され、感光ドラム１上に形成されている潜像パターンにトナー像を現像している。更に、前記現像ローラ８には、トナー帯電調整ローラ１０１が現像ローラ８に接触する位置に配置されている。即ち、トナー帯電調整ローラ１０１は現像ローラの上に担持されているトナーと接触し、当該トナーの帯電量を調整する。

図１３はトナー帯電調整ローラ１０１の外観を示す斜視図である。当該トナー帯電調整ローラ１０１は導電性シャフト１０２と導電性弾性層１０３からなり、前記導電性シャフト１０２はステンレスなどの金属で形成される。更に、前記導電性弾性層１０３はシリコーンゴムやウレタンゴムなどに導電性物質であるカーボンブラックを混合したものである。なお、当該導電性弾性層１０３は発泡ゴムであってもよい。また、当該導電性弾性層１０３は導電性ゴム層のみの１層であっても、導電性ゴム層の表面に表面層を設けた２層であっても、また、導電性ゴム層や表面層を複数有する複数層であってもよい。

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、トナー帯電調整ローラ１０１を設け、電圧を印加し、かつ画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる電圧設定にて現像器４を空転するトナー帯電量調整シーケンスを行うことで、現像器４内の高帯電、低帯電及び逆帯電のトナーの帯電量を調整し、汚れやカブリの無い良好な品質の画像を出力することができる。

本発明はプリンタとして説明したが、複写機やＦＡＸ、ＭＦＰにも適用可能である。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。 画像形成時の電圧設定テーブルである。 トナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルである。 第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 装置外温湿度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 連続試験時におけるドラムカウントとカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 連続試験時における印刷頻度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 第２の実施の形態に係る濃度補正用画像を示す説明図である。 第３の実施の形態の概略構成図である。 トナー帯電調整ローラの外観を示す斜視図である。

符号の説明

５１、９１ 画像形成装置
１ 感光ドラム
８ 現像ローラ
１１ トナー帯電調整部材
１３ トナー帯電調整電圧制御部
１７ トナー帯電調整電圧切替部
２３ 制御部
１０１ トナー帯電調整ローラ

Claims (22)

1. 静電潜像担持体と、
   回転駆動されることにより当該静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
   前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤薄層を形成する規制部材と、
   前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に帯電調整電圧が印加され、前記規制部材により前記現像剤担持体上の形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材とを有し、
   前記帯電調整部材に印加する帯電調整電圧を、画像形成時における画像形成電圧と、準備動作時における非画像形成電圧とに設定する調整電圧切替部を備え、
   更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、（１）装置の環境条件、（２）装置の経時条件、（３）画像比率、（４）装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
   前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、更に前記帯電調整部材に調整電圧を印加する帯電調整電圧制御部を設け、当該帯電調整電圧制御部は前記調整電圧切替部の通知に基づき
   前記画像形成時における前記画像形成電圧又は前記準備動作時における前記非画像形成電圧を前記帯電調整部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、更に前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧制御部を設け、
   更に前記現像剤担持体に印加する現像電圧を、前記画像形成時における印加電圧と、前記準備動作時における印加電圧とに設定する現像電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、更に前記規制部材に規制電圧を印加する規制部材電圧制御部を設け、
   更に前記規制部材に印加する規制電圧を、前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧とに切替える規制部材電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、更に前記供給部材に供給電圧を印加する供給電圧制御部を設け、
   前記供給部材に印加する供給電圧を、前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧とに切替える供給電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれか一に記載の画像形成装置において、更に温湿度を検出する温湿度検出部を設け、
   前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、前記温湿度検出部の検出結果に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至５いずれか一に記載の画像形成装置において、更に静電潜像担持体の回転数を計測するドラムカウント計測部を設け、
   前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、前記ドラムカウント計測部の計測結果に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至５いずれか一に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、所定期間における画像比率に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至５いずれか一に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、所定期間における印刷頻度に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９いずれか一に記載の画像形成装置において、前記準備動作時は所定の印刷枚数の印刷時であることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至９いずれか一に記載の画像形成装置において、前記準備動作時は画像データ受信時であることを特徴とする画像形成装置。
12. 回転駆動されることにより静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上に現像剤薄層を形成する規制部材と、
    前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に前記規制部材により前記現像剤担持体上に形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材を有し、
    当該帯電調整部材は帯電調整電圧制御部により帯電調整電圧が印加され、
    当該帯電調整電圧は、画像形成時に印加される画像形成電圧と、準備動作時に印加される非画像形成電圧であり、
    更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、（１）装置の環境条件、（２）装置の経時条件、（３）画像比率、（４）装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
    前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする現像装置。
13. 現像剤担持体の回転方向において、静電潜像担持体の下流側でかつ現像剤を供給する供給部材の上流側に設けられて、現像剤担持体上の現像剤薄層に接触する帯電調整部材に対して、帯電調整電圧を印加する帯電調整電圧印加工程を含み、
    更に、当該帯電調整電圧印加工程は、
    画像形成時において画像形成電圧を印加する画像形成電圧印加工程と、
    準備動作時において非画像形成電圧を印加する非画像形成電圧印加工程と、
    更に、画像形成時における前記画像形成電圧と、前記準備動作時における前記非画像形成電圧とに切替える切替工程を含み、
    更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、（１）装置の環境条件、（２）装置の経時条件、（３）画像比率、（４）装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
    前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
14. 請求項１３記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時に前記現像剤担持体を空転する空転工程を含むことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
15. 請求項１３又は１４記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時は所定の印刷枚数の印刷時であることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
16. 請求項１３又は１４記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時は画像データ受信時であることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
17. 請求項１６記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    画像データ受信時の画像データには、濃度補正用画像を含むことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
18. 請求項１６記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    画像データ受信時の画像データには、濃度補正用画像を含み、
    前記画像形成装置の濃度補正の動作を行う濃度補正工程と、
    当該濃度補正工程の前に、前記帯電調整電圧印加工程があることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
19. 請求項６に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記温湿度検出部の検出する温湿度から絶対水分量を算出し、前記絶対水分量が多いほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
20. 請求項７に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記ドラムカウント計測部の計測するドラムカウント計測値が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
21. 請求項８に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記所定期間における前記画像比率が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
22. 請求項９に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記所定期間における前記印刷頻度が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。

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