JP5110048B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば複写機，ファクシミリ装置，プリンタ或いはこれらの複合機などに適用可能な電子写真方式の画像形成に用いられる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像の現像に採用されている現像方式としては、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアとを用いる二成分現像方式と、これらの一成分現像方式と二成分現像方式とを組み合わせることで両者の利点を併せて享受することを企図した所謂ハイブリッド現像方式とが知られている。

前記二成分現像方式では、トナーとキャリアから成る現像剤を担持する現像剤担持体から、トナー担持体を介することなく直接に、像担持体上の潜像に対しトナーのみを供給して現像が行われる。
一方、ハイブリッド現像方式では、非磁性トナーと磁性キャリアから成る現像剤を担持する現像剤担持体から、トナー担持体にトナーのみを供給し、像担持体上の潜像に対して一成分現像方式で現像が行われる。このハイブリッド現像方式では、トナーを現像した像担持体上の潜像に対して現像剤担持体の磁気ブラシが接触することがなく、従来の二成分現像方式に比して画像ノイズに対して有利であることが知られている。

前記ハイブリッド現像方式では、トナーを帯電させるために、非磁性トナーと磁性キャリアから成る現像剤を現像装置内で混合・攪拌させるのであるが、その場合、現像剤担持体（いわゆる磁気ロール）でのストレスに起因するトナー荷電性の低下により、磁気ロールによるトナー搬送量が低下するという問題がある。
このため、例えば特許文献１には、磁気ロールの回転数を落とすことでトナー搬送量の低下に対処する方法が開示されている。尚、トナー搬送量を検知する方法としては画像信号や反射濃度計を用いるのが一般的であり（例えば、特許文献２，３参照）、また、電界搬送方式の現像システムでは、表面電位計を用いて検知する方法も知られている（特許文献４参照）。

ところで、所謂「画像メモリ（画像履歴）」の問題は、一成分現像方式および二成分現像方式よりも、ハイブリッド現像方式でより顕著に表れ易いことが知られている。この画像メモリは、以前に現像された画像によりトナー担持体上のトナー薄層に搬送量差が残るために生じるもので、通常、トナー担持体の回転周期で画像に現れる。

一成分現像方式では、一般に、スポンジ等で構成されトナー回収機能を併せ持つ供給ローラがトナー担持体に接触しており、スポンジとトナー担持体表面との接触圧力によって、トナー担持体上のトナーを精度よく回収することができる。また、二成分現像方式では、一般に、現像剤担持体の一部が現像槽内の現像剤に接触するように配置されており、そこを通る過程でトナーの供給および回収が行われる。
これに対して、ハイブリッド現像方式の場合には、トナー担持体上のトナーを現像剤担持体上のキャリアの穂立ちで回収しなければならず、十分な回収性を安定して確保することが一般に難しい関係上、メモリ画像が発生し易いとされている。このハイブリッド現像方式においてトナー回収性を向上させる方法としては、トナー回収用に別部材を設けることも考えられるが、装置コストの上昇や装置の大型化を招くという問題がある。

ハイブリッド現像方式では、トナー担持体上のトナー搬送量が画像メモリに対して大きな影響を及ぼすことが知られている。トナー担持体上のトナー搬送量が多い場合には、現像後のトナー担持体上のトナー搬送量差が大きくなるので、それだけ画像メモリが発生し易くなる。一方、トナー担持体上のトナー搬送量を少なくすると、高カバレッジでの出力時にトナー搬送量が不足し、必要な濃度を確保することができなくなる。このように、ハイブリッド現像方式では、トナー担持体上のトナー搬送量の調整は非常に重要である。

かかる問題に関連して、例えば前述の特許文献１には、ハイブリッド現像方式において２本のドナーロール（トナー担持体）を設け、トナー劣化からメモリ画像が検知された場合にのみ磁気ロール（現像剤担持体）の回転数を上昇させ、これにより画像メモリの解消を企図した現像装置が開示されている。
このようにトナー担持体を複数設けることにより、各々のトナー担持体上のトナー搬送量を抑制して画像メモリの発生を防止しつつ、高カバレッジでの出力時に必要とされるトナー搬送量を確保することが可能になる。

特開２００６−２７６８５３号公報 特開２００７−０４１４５９号公報 特開２００７−０３３８６３号公報 特開２００７−２４８７７１号公報

しかしながら、トナー担持体を複数設けた場合には、各々のトナー担持体についてトナー搬送量の調整が必要となる。本願発明者は、複数のトナー担持体を備えたハイブリッド現像方式の画像形成装置を開発する過程で、像担持体（感光体）の回転方向における最も下流側に位置するトナー担持体（最下流トナー担持体）上のトナー搬送量が、画像メモリに対して最も大きな影響を及ぼすことを知見した。
すなわち、上流側のトナー担持体にて画像メモリが発生した場合でも、最下流トナー担持体で画像メモリが発生しない条件であれば出力画像としてメモリは現れず、逆に、上流側のトナー担持体では画像メモリが発生していなくても、最下流トナー担持体で画像メモリが発生する条件であれば、出力画像としてメモリの発生は免れない。

このため、最下流トナー担持体上のトナー搬送量を好適に制御することによって画像メモリの発生防止を図ることが考えられるが、この最下流トナー担持体上のトナー搬送量を直接に検知しようとした場合、現像領域では、トナー飛翔によるトナーの飛散が避けられず、この飛散したトナーが搬送量検知手段のセンサ部等に付着するなどの不都合が生じ、精度良く検知することは極めて難しいという問題がある。

そこで、本発明は、複数のトナー担持体を備えたハイブリッド現像方式の画像形成装置において、像担持体の回転方向における最下流側のトナー担持体によるトナー搬送量に着目し、この最下流トナー担持体によるトナー搬送量を精度良く検知して好適に制御することにより、出力画像に画像メモリが現れることを防止できるようにすることを目的としてなされたものである。

このため、本願発明は、ａ）磁石を内包し周面に非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、ｂ）該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、ｃ）前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、ｄ）前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として現像する方向の第２の電界を形成する第２の電界形成手段と、ｅ）前記静電潜像担持体上に現像された前記トナー画像を担持する転写体とを備えた画像形成装置であって、
ｇ）前記静電潜像担持体上または前記転写体上のトナー搬送量を検知するトナー搬送量検知手段と、ｈ）前記トナー搬送量検知手段によるトナー搬送量の検知時には、前記静電潜像担持体の回転方向において最下流側に位置する最下流トナー担持体を除く他の全てのトナー担持体による現像を停止させ、且つ、前記トナー搬送量検知手段によるトナー搬送量の検知結果に基づいて前記最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御して、当該最下流トナー担持体上のトナーのみを前記静電潜像担持体上に現像させる制御手段とを備える、ことを特徴としたものである。

この場合において、前記第１の電界の直流成分を制御することによって前記最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御することができる。或いは、前記最下流トナー担持体の回転速度を制御することによって、当該最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御するようにしてもよい。

以上の場合において、前記他の全てのトナー担持体の駆動を停止することによって前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させることができる。或いは、前記他の全てのトナー担持体については前記第２の電界形成手段を不作動とすることによって、前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させるようにしてもよい。更には、前記第２の電界形成手段による現像バイアスの印加タイミングを制御することによって、前記最下流トナー担持体による現像のみを行わせ、前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させる、ようにすることもできる。

また、以上の場合において、前記トナー搬送量検知手段は、反射濃度計を備えて構成することができる。或いは、表面電位計を備えて構成するようにしてもよい。

本願発明によれば、トナー搬送量検知手段によって静電潜像担持体上または転写体上のトナー搬送量を検知するので、最下流トナー担持体上のトナー搬送量を直接に検知する場合のように、現像領域でのトナー飛翔によるトナーの飛散の悪影響を受けることなく、精度良くトナー搬送量を検知することができる。しかも、最下流トナー担持体を除く他の全てのトナー担持体による現像を停止させた状態で、静電潜像担持体上または転写体上のトナー搬送量を検知するので、この検知されたトナー搬送量は、全て最下流トナー担持体によるものである。つまり、最下流現像ローラのみによるトナー搬送量を検知することができる。そして、前記トナー搬送量検知手段によるトナー搬送量の検知結果に基づいて最下流トナー担持体上のトナー搬送量を好適に制御して、当該最下流トナー担持体上のトナーのみを現像させることにより、出力画像に画像メモリが現れることを有効に防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す説明図である。 本実施形態に係る電界形成手段としてのバイアス電源の接続例を示す説明図である。 上記バイアス電源による現像電界でのバイアス電圧の具体例を示す説明図である。 上記バイアス電源による供給回収電界でのバイアス電圧の具体例を示す説明図である。 現像ローラの回転数と当該現像ローラ上のトナー搬送量との関係を示すグラフである。 像担持体上に形成する静電潜像の一例を示す説明図である。 前記静電潜像を現像する現像バイアスの印加タイミングを示す像担持体と現像ローラの説明図である。 前記現像バイアスの印加タイミングを示すタイムチャートである。 本実施形態に係る最下流現像ローラ上のトナー搬送量の制御プロセスを説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。

［画像形成装置］
図１は、本発明の実施形態に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示している。
本実施形態に係る画像形成装置Ｍ１は、電子写真方式により像担持体（感光体）１上に形成されたトナー像を、最終的には用紙等の転写媒体に転写して画像形成を行うもので、複写機，プリンタ，ファクシミリ、或いはそれらの機能を複合的に備えた複合機の何れであってもよい。

この画像形成装置Ｍ１は、静電潜像を担持するための像担持体１（所謂、感光体）を有しており、該像担持体１は、図示しないモータに連結され、該モータの駆動に基づいて矢印Ｙ４方向に回転するようになっている。像担持体１の周辺には、当該像担持体１を帯電するための帯電手段６，像担持体１上に露光して静電潜像を形成するための露光手段７，前記静電潜像を現像する現像装置２，像担持体１上に現像されたトナー像を例えば中間転写体Ｐに転写するための転写手段８、及び像担持体１上の残留トナー除去用の清掃手段９が、像担持体１の回転方向に沿って順に配置されている。

電子写真装置に用いられる像担持体１，帯電手段６，露光手段７，転写手段８，清掃手段９等には、周知の電子写真方式の技術を任意に使用することができる。例えば、帯電手段６として図１では帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。
また、上記の例では、像担持体１上に現像されたトナー像は、転写手段８によって例えばベルト状の中間転写体Ｐに転写されるようになっているが、この代わりに、用紙等の転写媒体に直接に転写するようにしてもよい。

前記現像装置２は、現像剤２５を収容する現像槽２８と、該現像槽２８から供給された現像剤２５を表面に担持して搬送する現像剤搬送ローラ２３（現像剤担持体）とを備えると共に、該現像剤搬送ローラ２３の現像剤２５からトナーを分離して担持し得る現像ローラ（トナー担持体）として、第１及び第２の２本の現像ローラ２１Ａ及び２１Ｂを備えている。
これら第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂは共に、前記像担持体１及び現像剤搬送ローラ２３の両方に対向するように、図１における上下方向に配設され、前記像担持体１の周面の移動方向（回転方向：矢印Ｙ４方向）に関して、上流側に第１現像ローラ２１Ａ（上流側現像ローラ）が、下流側に第２現像ローラ２１Ｂ（最下流現像ローラ）が、それぞれ位置設定されている。

現像槽２８内には、現像剤２５を混合撹件しつつ現像剤搬送ローラ２３へ送るための攪拌搬送手段２６が配設されており、現像槽２８内の現像剤２５は、攪拌搬送手段２６の回転により混合攪拌され、摩擦帯電した後、現像剤搬送ローラ２３の表面のスリーブローラ２３ｓへと供給される。この現像剤２５は、現像剤搬送ローラ２３内部の磁石ローラ２３ｍの磁力によってスリーブローラ２３ｓの表面側に保持され、該スリーブローラ２３ｓと共に回転移動する。そして、現像剤搬送ローラ２３に対向して設けられた規制部材２４で通過量を規制された後、第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとの対向部に送られる。

現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとの対向部には、現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１Ａ，２１Ｂにトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段４により、現像剤中のトナーを電気的に現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの表面に分離・担持させる電界が形成されている。現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上にそれぞれ担持されたトナー層２２ａ，２２ｂは、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂによって像担持体１との対向位置に搬送され、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂに転移した前記トナーを前記像担持体１上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として現像する方向の第２の電界を形成する第２の電界形成手段５によって形成される現像電界の下で、像担持体１上の静電潜像を現像する。現像方式は反転現像方式であってもよいし、或いは正規現像方式であってもよい。

現像後、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上に残存するトナーは、現像剤搬送ローラ２３との対向部において、現像剤搬送ローラ２３上に形成された磁気ブラシによって摺擦・撹乱され、現像剤中に回収される。

第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周面の移動方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、前記現像剤搬送ローラ２３の（つまり、スリーブローラ２３ｓの）周面の移動方向（回転方向：矢印Ｙ１方向）は、各々の対向部において逆方向となるように設定されている。つまり、現像剤搬送ローラ２３上の（つまり、スリーブローラ２３ｓ上の）現像剤の移動方向と、第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上のトナーの移動方向とは、その対向部において逆方向となるように設定されている。このように設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。
残存トナーを回収した現像剤搬送ローラ２３上の現像剤は、現像槽２８との対向位置にて現像剤搬送ローラ２３から剥離されて現像槽２８に回収され、現像槽２８内で混合攪拌される。

次に、現像装置２内の各構成要素について、より詳しく説明する。
現像剤搬送ローラ２３は、前述のように、固定配置された磁石ローラ２３ｍと、これを内包する回転自在なスリーブローラ２３ｓとから構成されている。磁石ローラ２３ｍは、スリーブローラ２３ｓの回転方向に沿って、Ｎ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３，Ｎ３，Ｎ４，Ｓ１の７つの磁極を有している。

これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１，Ｎ２は、それぞれ第１，第２の各現像ローラ２１Ａ，２１Ｂと対向する位置に配置されており、また、スリーブローラ２３ｓ上の現像剤を剥離するための反発磁界を発生させる同極の磁極Ｎ３，Ｎ４は、現像槽２８内部に対向した位置に配置されている。

第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、前述のように、現像剤搬送ローラ２３のスリーブローラ２３ｓの回転方向（矢印Ｙ１方向）と同じ、つまり両者の対向部において互いに逆方向、になるように設定されている。この回転方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、像担持体１の回転方向（矢印Ｙ４方向）とは互いに逆方向、つまり両者の対向部において互いに同方向である。

現像槽２８は、ケーシング２９よって形成されており、通常は、現像剤２５を混合撹件しつつ現像剤搬送ローラ２３へ送るための前記攪拌搬送手段２６を収納している。攪拌搬送手段２６の近傍には、好ましくは、現像剤２５中のトナー比率（重量比）検出するための透磁率センサ（図示せず）が配置されている。

現像装置２は、通常、像担持体１の潜像に現像された分のトナーを現像槽２８内に補給する為の補給部、及び現像剤搬送ローラ２３上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の前記規制部材２４を有している。前記補給部は、補給トナーを収納したトナーボトル３と、現像槽２８内へのトナー補給量を制御するためのトナー補給ローラ２７とを備えている。

現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとしては、例えば、表面処理を施したアルミニウム製ローラなど、一般に使用されている種々の従来公知のものを使用することができる。例えば、アルミニウム等の導電性基体上に、ポリエステル樹脂，ポリカーボネート樹脂，アクリル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ウレタン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリエーテルケトン樹脂，塩化ビニル樹脂，酢酸ビニル樹脂，シリコーン樹脂，フッ素樹脂等の樹脂コートや、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ニトリルゴム，天然ゴム，イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いることができる。

また、本実施形態では、現像剤は、基本的に、トナーと、トナーを帯電するためのキャリアとからなるものである。
トナーとしては特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて荷電制御材や離型材等を含有させ、外添材を処理したものを使用できる。トナーに外添する粒子としては、一般に使用されている公知のものを使用することができる。キャリアとしては特に限定されず、バインダー型キャリアやコート型キャリアなど、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができる。本実施形態では、例えば負帯電性のトナーを用いた。

［印加するバイアスについて］
以下に、装置Ｍ１で使用可能なバイアス印加の条件について説明する。
第１の電界形成手段４と第２の電界形成手段５によって、トナー供給部電界が振動電界で、現像部電界が直流電界の場合と振動電界の場合の２通りが可能であり、この範囲で種々の条件を設定することができるが、何れの場合においても、現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）へトナーを供給でき、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）から像担持体１上の静電潜像部にトナーを現像できる電位関係にあることが必要である。

図２に、トナーが負極性で反転現像を行う場合として、本実施形態で用いたバイアス電源の接続例を示す。この図２に示す接続例では、現像剤搬送ローラ２３に接続された第１電源Ｓ１と、現像ローラ２１（第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ）に接続された第２電源Ｓ２が設けられている。
第１電源Ｓ１は、現像剤搬送ローラ２３とグランドＧとの間に直流電源と交流電源を有している。直流電源は、トナーの帯電極性と同一極性で、且つ、第２電源Ｓ２の直流電源による第２直流電圧よりも高圧の第１直流電圧を現像剤搬送ローラ２３に印加する。交流電源は、現像剤搬送ローラ２３とグランドＧとの間に交流電圧を印加する。その結果、トナー供給領域では、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）と現像剤搬送ローラ２３との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーが現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、現像剤搬送ローラ２３の内部の固定磁石の磁力によって現像剤搬送ローラ２３に保持され、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に供給されることはない。

また、現像ローラ２１（第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ）に接続された第２電源Ｓ２も、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）とグランドＧとの間に接続された直流電源と交流電源とを有している。現像剤搬送ローラ２３に接続された第１電源Ｓ１の交流電源の電圧と第２電源Ｓ２の交流電源の電圧とは、同一であってもよいし、違ってもよい。
現像領域では、現像剤搬送ローラ２３に保持されている負極性トナーは、現像剤搬送ローラ２３と像担持体１の静電潜像画像部との電位差に基づいて、静電潜像画像部に付着する。なお、現像部については現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）と像担持体１とがトナーを介して接触する接触現像であってもよいし、現像ローラ２１と像担持体１の間の空間をトナーが飛翔する非接触現像であってもよい。

＜現像ローラと像担持体との電位関係＞
図３は、本実施形態における現像電界でのバイアス電圧の具体例を示す説明図である。この図に示すように、現像電界では、第２電源Ｓ２により、振幅（印加電位差）が例えば１８００［Ｖ］の矩形波の交流電圧に、通常時は例えば−３００［Ｖ］であるが必要に応じて可変制御することができる直流電圧が重畳して加えられ、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）の電位は、像担持体１の静電潜像画像部の電位よりも高電位の状態（回収位相）と低電位の状態（現像位相）とを交互に周期的に繰り返すように変化する。

本実施形態では、像担持体１の静電潜像画像部の電位を例えば−５０［Ｖ］とし、背景部の電位を例えば−５００［Ｖ］とした。また、通常の現像状態での現像側デューティ（ｄｕｔｙ）比を例えば４０％に、回収側デューティ比を例えば６０％に、それぞれ設定した。
前述のように、この現像電界では、交流電圧に重畳して加えられる直流電圧成分は、必要に応じて可変制御することができ、これにより、像担持体１へのトナー現像量を制御することができる。例えば、完全現像を行わせる際には、第２電源Ｓ２の直流電圧成分を調整して、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）上の搬送トナーを全て像担持体１上に転移させることで、完全現像させることができる。

＜現像剤搬送ローラと現像ローラとの電位関係＞
図４は、本実施形態における供給回収電界でのバイアス電圧の具体例を示す説明図である。この図に示すように、供給回収電界では、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に印加された交流電圧と同じ周波数で位相を反転させた矩形波の交流電圧（振幅：例えば１２００［Ｖ］）に、通常時は例えば２００［Ｖ］であるが必要に応じて可変制御することができる直流電圧が重畳して加えられ、現像剤搬送ローラ２３の電位は、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）の電位よりも高電位の状態（回収位相）と低電位の状態（供給位相）とを交互に周期的に繰り返すように変化する。この例では、通常の運転状態での回収側デューティ比は例えば４０％であり、供給側デューティ比は例えば６０％である。

第１電源Ｓ１による直流電圧成分および第２電源Ｓ２による直流電圧成分は、前述のように、それぞれ可変制御することができ、これら直流電圧成分を可変制御することにより、供給回収電界を調整し、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）へのトナー搬送量を制御することができる。

画像形成装置Ｍ１は、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成された制御ユニットＥ（図１参照）を備えており、第１電源Ｓ１を有する第１の電界形成手段４及び第２電源Ｓ２を有する第２の電界形成手段５は、共に前記制御ユニットＥに対して信号授受可能に接続され、この制御ユニットＥからの制御信号に応じて制御される。つまり、第１電源Ｓ１による直流電圧成分および第２電源Ｓ２による直流電圧成分の可変制御も、前記制御ユニットＥからの制御信号によって行われる。
また、２本の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の各駆動モータ（不図示）も制御ユニットＥに対して信号授受可能に接続されており、この制御ユニットＥからの制御信号に応じて制御される。

本実施形態では、像担持体１の回転方向（図１：矢印Ｙ４方向）における最下流側の第２現像ローラ（最下流現像ローラ）２１Ｂ上のトナー搬送量を好適に制御することにより、出力画像に画像メモリが現れることを極力防止するようにしている。
最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を直接に検知しようとした場合、現像領域では、トナー飛翔によるトナーの飛散が避けられず、この飛散したトナーが搬送量検知手段のセンサ部等に付着し、精度良く検知することは極めて難しい。

そこで、本実施形態では、像担持体１の周面に対向するようにして、当該像担持体１上のトナー搬送量を検知するためのトナー搬送量検知手段３０を配設し、上流側の現像ローラ２１Ａによる現像を停止した状態で、最下流現像ローラ２１Ａ上のトナー層２２ｂを像担持体１上に全て現像（完全現像）させ、このときの像担持体１上のトナー搬送量を検知することにより、最下流現像ローラ２１Ｂ上のみのトナー搬送量を検知するようにしている。
このトナー搬送量検知手段３０も、前記制御ユニットＥに対して信号授受可能に接続されており、像担持体１上のトナー搬送量の検知結果を制御ユニットＥに送信するようになっている。

尚、上記のように像担持体１上のトナー搬送量を検知する代わりに、転写体Ｐ（例えばベルト状の中間転写体あるいは紙等の転写媒体）上のトナー搬送量を検知するようにしてもよい。この場合には、図１において破線で示すように、転写手段８よりも下流側の転写体Ｐに対向するようにしてトナー搬送量検知手段３０’を配置し、転写後のトナー搬送量を検知することが望ましい。

前記トナー搬送量検知手段３０としては、例えば、従来公知の反射濃度計を用いることができる。反射濃度計でトナー搬送量を検知する場合、一般に、計測対象へのトナー付着量が多くなると感度が低くなる傾向を示す。従って、反射濃度計での検知結果と実際のトナー付着量との関係を示すテーブルを用意しておき、このテーブルを用いて実際のトナー搬送量を求めることが望ましい。

また、このような反射濃度計の代わりに、従来公知の表面電位計をトナー搬送量検知手段として用いることもできる。この表面電位計では、帯電したトナーの付着量と表面電位との関係に基づいてトナー搬送量が検知される。付着量が多いと表面電位が高くなる特性を示す。トナーの帯電量によって出力値が変化するため、トナーの帯電量変化に影響を及ぼす温度と湿度に対して、温度・湿度センサの出力値をパラメータとするテーブルを用意しておき、このテーブルを用いて実際のトナー搬送量を求めるようにすればよい。

前述のように、最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知し、その検知結果に基づいてトナー搬送量を調整するには、最下流現像ローラ２１Ｂのみについて、現像剤搬送ローラ２３から最下流現像ローラ２１Ｂにトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段４による直流電圧成分（つまり第１電源Ｓ１の直流電圧成分：図４参照）を制御することで、トナー搬送量を好適に調整することができる。
本実施形態では、前述のように負帯電トナーを用いているので、検知時のバイアス設定よりも、現像剤搬送ローラ２３に対し正方向のバイアスを印加することによってトナー搬送量は増加し、負の方向のバイアスを印加することによって搬送量は減少する。最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知した結果、トナー搬送量が多すぎる場合には負の方向のバイアスを印加し、トナー搬送量が少ない場合には正方向のバイアスを印加すればよい。

最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量の検知結果に基づいてトナー搬送量を調整する他の方法としては、最下流現像ローラ２１Ｂの回転数を制御する方法がある。最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知した結果、トナー搬送量が多すぎる場合には最下流現像ローラ２１Ｂの回転数を上げ、トナー搬送量が少ない場合には最下流現像ローラ２１Ｂの回転数を下げればよい。
図５は、現像ローラの回転数と当該現像ローラのトナー搬送量との関係を示すグラフである。この図から良く分かるように、トナー搬送量のレベルに拘わらず、現像ローラの回転数を上げることにより、当該現像ローラ上のトナー搬送量は低下する。

また、前述のように、最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知し、そのトナー搬送量を好適に調整する場合、最下流現像ローラ２１Ｂ上のみのトナー搬送量を検知するためには、まず、最下流現像ローラ２１Ｂを除く他の全ての現像ローラ（この場合、上流側の現像ローラ２１Ａ）による現像を停止させる必要がある。
最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知・調整する際に、上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させるためには、当該上流側現像ローラ２１Ａのモータ（不図示）の駆動を停止して上流側現像ローラ２１Ａの回転動作自体を停止させればよい。これにより、上流側現像ローラ２１Ａの像担持体１との最近接領域（現像領域）へのトナー供給が停止され、上流側現像ローラ２１Ａに担持されたトナーの像担持体１の潜像への現像が最小限に止められる。

また、最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知・調整する際に、上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させる他の方法としては、上流側現像ローラ２１Ａについては、当該上流側現像ローラ２１Ａ上のトナーを像担持体１上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として現像する方向の第２の電界を形成する第２の電界形成手段５を不作動とした状態で、つまり、上流側現像ローラ２１Ａにはバイアスを印加せずフロートにした状態で、当該上流側現像ローラ２１Ａが駆動されるように制御してもよい。

最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を検知・調整する際に、上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させる更に他の方法としては、前記第２の電界形成手段５による現像バイアスの印加タイミングを制御する方法がある。
この方法では、まず、像担持体１上に周面方向について所定長さの静電潜像Ｌｓ（例えば、図６に示すような１０ｍｍ四方の静電潜像Ｌｓ）を形成する。図７に示すように、前記静電潜像Ｌｓの形成を完了する時点をｔ＝ｔ０とし、この静電潜像Ｌｓの回転方向（矢印Ｙ４方向）における後端が像担持体１と上流側現像ローラ２１Ａとの最接近部を通過する時点をｔ＝ｔ１、静電潜像Ｌｓの回転方向における先端が像担持体１と最下流現像ローラ２１Ｂとの最接近部に到達する時点をｔ＝ｔ３とする。

上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させるには、少なくとも静電潜像Ｌｓの回転方向における後端が像担持体１と上流側現像ローラ２１Ａとの最接近部を通過する（ｔ＝ｔ１）までは、現像バイパスを印加しなければよい。また、最下流現像ローラ２１Ｂによる現像を行わせるには、遅くとも静電潜像Ｌｓの回転方向における先端が像担持体１と最下流現像ローラ２１Ｂとの最接近部に到達する（ｔ＝ｔ３）までに、現像バイパスを印加すればよい。
本実施形態では、図７及び図８に示すように、現像バイパスを印加するタイミングｔ＝ｔ２（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）とすれば、このｔ２がｔ１とｔ３の略中間時点となるように設定した。以上のように設定したことにより、上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させる一方、最下流現像ローラ２１Ｂのみによる現像を行わせることができる。

図９は、本実施形態に係る最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量の制御プロセスを説明するためのフローチャートである。
この図に示すように、制御が開始されると、まず、ステップ＃１１で、上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させ、次いで、ステップ＃１２で、最下流現像ローラ２１Ｂのみにより完全現像を行わせる。そして、ステップ＃１３で、トナー搬送量検知手段３０により像担持体１上（又は転写体Ｐ上）のトナー搬送量を検知する。これにより、最下流現像ローラ２１Ｂのみによるトナー搬送量が検知される。
この後、ステップ＃１４で、トナー搬送量検知手段３０の検出値に基づいて、トナー搬送量の制御・調整を行う。そして、ステップ＃１５で、狙いの搬送量範囲に調整されたか否かが判定され、この判定結果がＮＯの間は、ステップ＃１４の調整を繰り返して実行し、判定結果がＹＥＳになると、ステップ＃１６でトナー搬送量の調整が終了し、制御プロセスを終えるようになっている。

［試験］
本実施形態では、複数の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂを備えたハイブリッド現像方式の画像形成装置Ｍ１において、像担持体１の回転方向における最下流現像ローラ２１Ｂによるトナー搬送量に着目し、この最下流現像ローラ２１Ｂによるトナー搬送量を精度良く検知して好適に制御することにより、出力画像に画像メモリが現れることを防止できるようにする観点から、トナー搬送量検知手段３０のタイプ，トナー搬送量を検知する位置，上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させる手法，トナー搬送量の制御・調整手法などを種々変更して組み合わせた条件下で、トナー搬送量の調整結果および画出し試験での画像メモリの発生有無を調べる試験を行った。

この試験において、像担持体１の直径は６０ｍｍ，２本の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの直径は共に２０ｍｍ，現像剤搬送ローラ２３の直径は２５ｍｍとした。また、トナー搬送量を制御・調整する際には、２本の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂによるトナー搬送量を、それぞれ２ｇ／ｍ^２から増加させ、又はそれぞれ４ｇ／ｍ^２から減少させ、最終的に得られる最下流現像ローラ２１Ａによるトナー搬送量が狙いのトナー搬送量範囲（３．５±０．２５ｇ／ｍ^２の範囲）内に収まるか否かを調べた。範囲内に収まれば合格（○）、範囲内に収まらなければ不合格（×）とした。画像メモリの発生については、目視判定により、画像メモリの発生が認められなければ合格（○）、画像メモリの発生が認められれば不合格（×）とした。

トナー搬送量検知手段３０（濃度計）としては、前述のように、反射濃度計または表面電位計を用いた。また、トナー搬送量の検知位置は、像担持体１（感光体）上または中間転写体Ｐ上とした。上流側現像ローラ２１Ａによる現像を停止させる手法としては、前述のように、現像ローラ２１Ａの回転動作自体を停止（駆動停止）する方法，第２の電界形成手段５を電気的に切断し不作動とする方法，或いは、第２の電界形成手段５による現像バイアスの印加タイミングを制御する方法を採用した。更に、トナー搬送量を制御・調整する手法としては、前述のように、第１の電界形成手段４による直流電圧成分（つまり第１電源Ｓ１の直流電圧成分）によるバイアスを制御する方法、或いは最下流現像ローラ２１Ｂの回転数を制御する方法を用いた。試験結果を表１に示す。

比較例１は、制御対象現像ローラが上流側現像ローラ２１Ａであり、本発明実施例とは根本的に異なるものである。従って、トナー搬送量は合格（○）であっても、画像メモリの発生を防止することはできなった。比較例２及び３は、トナー搬送量（濃度）検知位置が現像ローラ上である点で本発明実施例とは異なり、濃度計のタイプの如何に拘わらず、精度の良いトナー搬送量検知は困難である。この場合、トナー搬送量および画像メモリが共に不合格（×）であった。また、比較例４は、トナー搬送量の検知時に上流側現像ローラ２１Ａによる現像停止を行わなかった点で本発明実施例とは異なり、やはり精度の良いトナー搬送量検知は困難であり、トナー搬送量および画像メモリが共に不合格（×）であった。
これに対して、本発明に従って実施された本発明実施例１〜７は何れも、トナー搬送量および画像メモリが共に合格（○）であった。

以上、説明したように、本実施形態によれば、トナー搬送量検知手段３０によって像担持体１上または転写体Ｐ上のトナー搬送量を検知するので、最下流現像ローラ２１Ａ上のトナー搬送量を直接に検知する場合のように、現像領域でのトナー飛翔によるトナーの飛散の悪影響を受けることなく、精度良くトナー搬送量を検知することができる。しかも、最下流現像ローラ２１Ｂを除く他の全ての現像ローラ（この場合、上流側現像ローラ２１Ａ）による現像を停止させた状態で、像担持体１上または転写体Ｐ上のトナー搬送量を検知するので、この検知されたトナー搬送量は、全て最下流現像ローラ２１Ｂによるものである。つまり、最下流現像ローラ２１Ｂのみによるトナー搬送量を検知することができるのである。そして、前記トナー搬送量検知手段３０によるトナー搬送量の検知結果に基づいて最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナー搬送量を好適に制御して、当該最下流現像ローラ２１Ｂ上のトナーのみを現像させることにより、出力画像に画像メモリが現れることを有効に防止することができるのである。

尚、以上の実施形態は、現像ローラが２本設けられた画像形成装置Ｍ１を例にとったものであったが、本発明は、「複数の現像ローラ」として３本以上の現像ローラを備える場合についても、有効に適用することができるものである。この場合には、最下流現像ローラを除く他の全ての上流側の現像ローラは、前述の２本現像ローラタイプにおける上流側現像ローラ２１Ａと同様な制御を行えばよい。

このように、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、変更および改良等がなされるものであることは、いうまでもない。

本発明は、例えば複写機，ファクシミリ装置，プリンタ或いはこれらの複合機などに適用可能な電子写真方式の画像形成に用いられる画像形成装置であって、複数の現像ローラを備えたタイプの画像形成装置として、有効に利用することができる。

１ 像担持体
２ 現像装置
４ 第１の電界形成手段
５ 第２の電界形成手段
２１Ａ 上流側現像ローラ
２１Ｂ 最下流現像ローラ
２２ａ，２２ｂ トナー層
２３ 現像剤搬送ローラ
２３ｍ 磁石ローラ
２３ｓ スリーブローラ
２４ 規制部材
２５ 現像剤
２８ 現像槽
３０ トナー搬送量検知手段
Ｅ 制御ユニット
Ｍ１ 画像形成装置
Ｌｓ 静電潜像
Ｐ 転写体

Claims (8)

1. ａ）磁石を内包し周面に非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、ｂ）該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、ｃ）前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、ｄ）前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として現像する方向の第２の電界を形成する第２の電界形成手段と、ｅ）前記静電潜像担持体上に現像された前記トナー画像を担持する転写体と、を備えた画像形成装置であって、
   前記静電潜像担持体上または前記転写体上のトナー搬送量を検知するトナー搬送量検知手段と、
   前記トナー搬送量検知手段によるトナー搬送量の検知時には、前記静電潜像担持体の回転方向において最下流側に位置する最下流トナー担持体を除く他の全てのトナー担持体による現像を停止させ、且つ、前記トナー搬送量検知手段によるトナー搬送量の検知結果に基づいて前記最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御して、当該最下流トナー担持体上のトナーのみを前記静電潜像担持体上に現像させる制御手段と、
   を備える、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の電界の直流成分を制御することによって前記最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記最下流トナー担持体の回転速度を制御することによって当該最下流トナー担持体上のトナー搬送量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記他の全てのトナー担持体の駆動を停止することによって前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させる、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記他の全てのトナー担持体については前記第２の電界形成手段を不作動とすることによって前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させる、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第２の電界形成手段による現像バイアスの印加タイミングを制御することによって、前記最下流トナー担持体による現像のみを行わせ、前記他の全てのトナー担持体による現像を停止させる、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー搬送量検知手段は反射濃度計を備えて構成されている、ことを特徴とする請求項１から６の何れか一に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー搬送量検知手段は表面電位計を備えて構成されている、ことを特徴とする請求項１から６の何れか一に記載の画像形成装置。

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