JP5575099B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、バイアス電圧が印加された帯電手段によって像担持体を帯電させ、バイアス電圧が印加された現像剤担持体によって前記像担持体に現像剤を供給して、画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来から知られている画像形成装置では、帯電手段によって一様に帯電された像担持体（感光体）上にレーザ光を照射して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像剤担持体（現像ローラ）が担持する現像剤（トナー）により現像してトナー像を形成し、そのトナー像を転写材に転写、定着して、画像を形成している。

従来の画像形成装置において、感光体上にトナー像を形成するための現像装置は、前記現像ローラのほかに、例えばトナーを撹拌しながら搬送する撹拌部材や、現像ローラ上のトナー層を規制する層規制部材や、トナー残量検知素子などを備えている。現像装置内のトナーは、撹拌部材による撹拌や現像ローラの回転による摩擦帯電で所定の帯電量に達する。そして、現像ローラ上に層規制部材により均一にトナー層が形成された後、前記トナーは、回転する現像ローラによって感光体と対向する現像領域に搬送されて、感光体に接触あるいは非接触状態で静電潜像を現像する。

このトナーの現像は、感光体と現像ローラの間に形成されるトナーの電荷と現像電界に依存し、トナーの電荷が高ければ、現像電界が弱くても、感光体にトナーを現像することができる。

また、粉体粒子であるトナーはトナー一つ一つの粒径ごとに、帯電能等の特性が異なるため、全てのトナーが所望の帯電量に摩擦帯電するわけではなく、所望の帯電量をピークとした、分布（ある程度の範囲）をもった帯電量になる。

また、現像装置のトナーが感光体に供給されて、画像形成によりトナーが消費されると、現像装置内に設置されたトナー残量検知素子の検知結果に応じて、現像剤補給容器から現像装置にトナーの補給を行っている。例えば、特開平５−４６０２７号公報に記載されているように、初めて使用を開始する現像装置の設置時は、トナーが無い状態の現像装置にトナーを補給する動作を行っている。詳しくは、トナーの無い状態の現像装置にトナーを補給する現像剤インストール（設置シーケンス）時は、現像装置内のトナー量が適量になるまで、現像剤補給容器から現像装置にトナーを補給し続ける。この時、同時に、現像装置内のトナーを所望の帯電量にするために、トナー補給中は現像ローラを回転させる動作も行っている。

特開平５−４６０２７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、初めて使用を開始する現像装置の設置時は現像装置にトナーを連続的に補給し続ける。そのため、現像装置内において、最初に補給されたトナーと後から補給されたトナーとで帯電量を均一化させることが困難であり、帯電量が適正値よりも高い帯電量過多のトナーと適正値よりも低い帯電量微小のトナーが混在してしまう。図３（ａ）に、設置シーケンス直後の現像ローラ上のトナーの帯電量分布と、設置シーケンス終了後の現像ローラ上のトナーの帯電量分布を示す。なお、このトナーの帯電量分布の測定にはホソカワミクロン社製のＥ−ＳＰＡＲＴを用いた。

図３（ａ）に示すように、帯電量が適正値よりも高いトナーと帯電量が適正値よりも低いトナーが混在してしまうと、帯電量過多のトナーと帯電量微小のトナーの静電気的な凝集が起こり、現像ローラ上でのトナーの層形成が不十分になってしまう。そして、現像装置の設置後、最初の画像形成の際に、静電凝集による現像ローラ上のトナー層形成不良が起こると、層形成不良部のトナーの載り量が多くなる。そのため、現像ローラ上の他の部分よりも多くのトナーが感光体に供給されてしまう。よって、図３（ｂ）に示すように現像ローラの回転周期で転写材上に斑点やスジといった画像不良が発生してしまう。この静電凝集は、トナーの帯電量が高くなり易い低湿環境で特に発生する。

そこで、本発明は、上記従来技術を更に発展させたものであり、その目的は、トナー補給時に静電凝集の原因となる帯電量過多のトナーを低減させて、トナーの静電凝集に起因する画像不良の発生を低減させることである。

上記課題を解決するため、本発明は、像担持体と、前記像担持体を所定の電位に一様に帯電する帯電手段と、帯電された像担持体を画像信号に応じて露光することにより前記像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する露光手段と、少なくとも直流成分を含むバイアスが印加されて前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体から現像剤を供給することにより前記静電潜像を現像する現像手段と、非画像形成時に現像剤を前記現像手段にインストールする現像剤インストールモードを指示するための指示信号を発生する指示手段と、前記指示手段からの前記指示信号に応じて前記現像剤インストールモードにおける前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電位差を調整する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記現像剤インストールモードにおいて、前記帯電手段により帯電される前記像担持体上の電位の絶対値を、前記現像手段に印加される直流成分のバイアスによる前記現像剤担持体の電位の絶対値より小さな値であって、画像形成時における前記像担持体上の画像暗部の電位の絶対値より大きな値に設定することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤の補給時に、静電凝集の原因となる帯電量が過多になる現像剤を、現像剤担持体から像担持体に供給して、現像手段から取り除くことができる。よって、帯電量過多の現像剤と帯電量微小の現像剤の静電気的な凝集を低減させることができ、静電凝集に起因する現像剤担持体の回転周期での斑点やスジといった画像不良の発生を低減させることができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図 現像装置の構成を示す説明図 （ａ）は現像装置設置時の現像ローラ上のトナー帯電量分布を示すグラフ図、（ｂ）は現像ローラ上のトナーの静電凝集により発生する画像不良の図、（ｃ）は画像形成時の感光体の表面電位と現像バイアスの関係を示す図 第１実施形態に係る初期電位制御のシーケンスを示す図 （ａ）はトナーの電荷とその電荷のトナーを現像するのに必要な現像バイアスの関係を示す図、（ｂ）は初期電位制御シーケンス時の感光体の表面電位と現像バイアスの関係を示す図、（ｃ）は初期電位制御シーケンスの有無での現像装置設置後の現像ローラ上のトナーの帯電量分布を示すグラフ図 第２実施形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図 第２実施形態に係る初期電位制御のシーケンスを示す図 （ａ）は初期電位制御を実施しない際の現像ローラ回転数とトナー帯電量分布の関係を示すグラフ図、（ｂ）は第２実施形態に係る現像装置設置時の現像ローラ回転数とトナー帯電量分布の関係を示すグラフ図、（ｃ）は第２実施形態に係る現像装置設置時の初期電位制御における現像ローラ回転数と電位差の関係を示すグラフ図 第２実施形態に係る現像装置設置時の初期電位制御における帯電バイアス可変シーケンスを示す図 第３実施形態に係る初期電位制御のシーケンスを示す図 （ａ）は第３実施形態に係る現像容器内トナー重量とトナー検知結果を表すグラフ図、（ｂ）は第３実施形態に係るトナー残量検知素子検知結果と現像開始電位差の関係を示すグラフ図 第３実施形態に係る現像装置設置時の初期電位制御における帯電バイアス可変シーケンスを示す図 （ａ）（ｂ）は第４実施形態に係る初期電位制御シーケンス時の感光体とクリーニング装置を表す要部拡大図 第５実施形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。図２は現像装置の構成を示す説明図である。図１に示すように、画像形成装置には、有機光導電性感光層を備えた像担持体である感光体１が設けられている。更に、この感光体１の周囲には、感光体１に作用するプロセス手段としての、帯電装置２と、露光装置３と、現像装置４と、クリーニング装置６が設けられている。更に、感光体１に形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置５と、転写材に転写されたトナー像を定着する定着装置７が設けられている。

上記画像形成装置による画像形成動作を説明する。帯電手段としての帯電装置２は、帯電バイアスが印加されて感光体１を所定の表面電位に一様に帯電させる帯電ローラ２ａを有している。この帯電装置２の帯電ローラ２ａにて感光体１の表面に一様に電荷が与えられ、一定電位に帯電が行われる。次に、感光体１に対して露光装置３にて画像情報（画像信号）に対応した露光が行われ、感光体１上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

現像手段としての現像装置４は、図２に示すように現像バイアスが印加されて感光体１に現像剤を供給する現像剤担持体としての現像ローラ４ａを有している。現像装置４では、現像剤としてのトナーを用いて感光体１上の静電潜像を現像する。現像装置４では、現像剤補給容器４６から落下されたトナーを、スクリュー４ｃにより現像容器４０内へ搬送し、更に撹拌部材４ｄにより撹拌しながら現像ローラ４ａに向けて搬送する。現像ローラ４ａは、複数の固定磁極の外周に回転可能なスリーブを配置した現像剤担持体である。現像ローラ４ａに担持されたトナーは、層規制部材４ｂにより均一に層厚が規制された後、現像領域に搬送され、感光体１に接触あるいは非接触で静電潜像を現像する。

転写装置５は、感光体１と対向する転写領域に搬送されてきた転写材である用紙上に、現像装置４により感光体１上に現像されたトナー像を転写する。用紙を感光体１と転写装置５の転写領域に案内するための転写ガイド（転写材案内部材）９が前記転写領域の近傍に設けられている。この転写装置５は、静電転写方式あるいはバイアス転写方式のいずれでもよい。静電転写方式について説明すると、直流コロナ放電を生じさせる転写装置５を用紙を介して感光体１に対向するように配設し、用紙にその裏面側から直流コロナ放電を作用させることによって、感光体１上に担持されたトナー像を用紙上に転写する。

転写装置５によって、トナー像が転写された用紙は、定着装置７に送られ、ここで定着処理が施されて用紙上にトナー像を定着し、装置外部へと排出される。

一方、転写工程を終えた感光体１上に残留した残留トナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置６にてクリーニングされ、回収される。クリーニング装置６は、感光体１の表面に接触配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード６ａを有しており、このクリーニングブレード６ａにて感光体１の表面を擦ることによって、残留トナーを掻き落とす。更にクリーニング装置６は、現像剤を収容する収容部材としてのクリーニング容器６ｂを有しており、クリーニングブレード６ａが掻き落とした残留トナーを回収する。またクリーニング装置６は、クリーニング容器６ｂに収容したトナーの漏れを防止するスクイシート６ｃ（図１３参照）を有している。スクイシート６ｃは、クリーニングブレード６ａより感光体１の回転方向上流側にて感光体１の表面に当接し、クリーニングブレード６ａにより回収したトナーをすくい取り、飛散を防止する。

図１に示すように、画像形成装置は、ＣＰＵ１００などを備えた制御部（制御手段）を有している。以下、制御部について説明する。

制御部には、記憶手段が設けられている。記憶手段としては、限定されるものではないが、周知の電子的なメモリを好適に用いることができる。メモリとしては不揮発性メモリ、揮発性メモリとバックアップ電池の組み合わせなど、種々の態様を採ることが可能である。ここでは、後述の予め設定される情報を記憶するＲＯＭ１１０と、トナー残量の検知結果を書き込み可能なＮＶＲＡＭ１２０を備えている。

また、画像形成装置には表示部１３０が設けられている。更には、パーソナルコンピュータなどの外部機器１５０を画像形成装置本体と通信可能に接続するためのインターフェース部１４０が設けられている。表示部１３０とインターフェース部１４０は、それぞれ制御部のＣＰＵ１００に接続されている。

更に制御部には、帯電バイアス制御部１６０、現像バイアス制御部１７０、トナー補給制御部１８０が設けられており、それぞれＣＰＵ１００に接続されている。後述するが、制御手段としての制御部は、帯電バイアス制御部１６０及び現像バイアス制御部１７０を介して、それぞれ、帯電ローラ２ａ及び現像ローラ４ａに印加するバイアスを制御する。

図２に示すように、現像装置４における現像容器４０の内部には、現像容器４０内のトナーの残量を検知するためのトナー残量検知素子４ｅが設けられている。この現像剤残量検知手段としてのトナー残量検知素子４ｅの検知結果に基づいて、現像剤補給容器４６から現像容器４０へのトナーの補給が行われる。

トナー残量検知素子４ｅがトナーが不足していることを知らせる信号をＣＰＵ１００に出力すると、ＣＰＵ１００はトナー補給制御部１８０へ信号を出力し、現像剤補給容器４６からトナーを落下させてスクリュー４ｃにより搬送して現像容器４０に補給する。また、トナーを現像剤補給容器４６から現像容器４０に補給していき、トナー残量検知素子４ｅによりトナーが充填されたことを知らせる信号がＣＰＵ１００に出力されると、トナー補給制御部１８０へ信号を出力し、トナーの補給を停止させる。

また、制御部は帯電バイアス制御部１６０を備え、帯電バイアス発生部２１０を介して帯電バイアスとしての直流バイアスと交流バイアスをそれぞれ帯電ローラ２ａに出力させることができる。帯電ローラ２ａに帯電バイアスを印加することで、感光体１の表面を所定の表面電位に一様に帯電させることが可能である。ここでは、帯電バイアス発生部２１０より帯電ローラ２ａに直流バイアスを−５７０Ｖ、交流バイアスを振幅１５００Ｖ、周波数１２００Ｈｚのサイン波で印加した場合、感光体１は−５５０Ｖに帯電する。

同様に、制御部は現像バイアス制御部１７０を備え、現像バイアス発生部２２０を介して現像バイアスとしての直流バイアスと交流バイアスをそれぞれ現像ローラ４ａに出力させることができる。現像ローラ４ａに現像バイアスを印加することで現像ローラ４ａ上のトナーを感光体１の静電潜像に現像させることが可能である。ここでは、現像バイアス発生部２２０より、現像ローラ４ａに直流バイアスを−４００Ｖ、交流バイアスを振幅８００Ｖ、周波数２４００Ｈｚの矩形波で印加する。現像ローラ４ａに印加する現像バイアスは、画像形成動作時は直流成分（直流バイアス）と交流成分（交流バイアス）を重畳して印加する。一方、後述するが、初期電位制御シーケンス中は、画像形成動作時とは異なり、直流成分（直流バイアス）のみを印加する。

図３（ｃ）は、画像形成装置の画像形成動作（画像形成動作時）における感光体１の表面電位と現像ローラ４ａに供給するバイアス電圧の関係を表す図である。図３（ｃ）は、現像電界の概念を示した図であり、感光体の暗部電位をＶｄ、明部電位をＶｌ、現像バイアス交流成分のピークｔｏピーク電圧をＶｐｐ、直流成分の電位をＶｄｃとしたとき、画像形成動作時における現像電界Ｖｃｏｎｔ１は、以下の式で示される。

Ｖｃｏｎｔ１＝（１／２）Ｖｐｐ＋｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｌ｜

ここでは、図３（ｃ）に基づいて、感光体１の暗部電位Ｖｄは−５５０Ｖに設定されている。このように感光体１の表面が一様に帯電されているときに、感光体１を露光装置３により露光すると、感光体内部で電荷が発生することで、−５５０Ｖに帯電している状態から−１００Ｖに帯電している状態に変化する。このため、感光体１の表面電位は−５５０Ｖ（暗部電位Ｖｄ）から−１００Ｖ（明部電位Ｖｌ）に変化する。また、上記式において、Ｖｐｐを１／２とするのは、Ｖｐｐは矩形波であり、正の成分と負の成分を有し、現像電界に寄与するのは負の成分だけであるためである。さらに、現像ローラ４ａの直流バイアス電圧Ｖｄｃは−４００Ｖ、交流バイアス電圧Ｖｐｐは８００Ｖに設定されている。そのため、画像形成動作時における現像電界Ｖｃｏｎｔ１は７００Ｖとなる。なお、感光体１の明部電位Ｖｌは、感光体１上の画像暗部に対応する領域の電位である。すなわち、画像形成時における現像電界Ｖｃｏｎｔ１は、画像形成時における感光体１上の画像暗部に対応する領域（感光体の明部電位Ｖｌ）と現像ローラ４ａとの間の電位差である。

上記画像形成装置では、非画像形成時、例えば初めて使用を開始する現像装置の設置時は、現像剤補給容器４６から現像装置４の現像容器４０にトナーを連続的に補給し続ける。その際、現像容器内において、最初に補給されたトナーと後から補給されたトナーとで帯電量を均一化させることができず、帯電量が適正値よりも高いトナーと適正値よりも低いトナーが混在してしまう。すると、帯電量が適正値よりも高い帯電量過多のトナーと帯電量が適正値よりも低い帯電量微小のトナーの静電気的な凝集が起こり、現像ローラ４ａの回転周期で転写材上に斑点やスジといった画像不良が発生してしまう。

そこで、本画像形成装置では、トナー補給時（非画像形成時）に、ユーザやサービスマンが指示手段としての前記表示部１３０または前記外部機器１５０から操作を行い、現像剤を補給する現像剤インストールモードを指示するための指示信号を制御部内のＣＰＵ１００に入力し、現像装置４にトナーの補給が開始されるのに合わせてＣＰＵ１００が感光体１と現像ローラ４ａとの間の電位差を調整するために帯電ローラ２ａと現像ローラ４ａに印加するバイアスの一方または両方を調整して、現像ローラ４ａと感光体１の間に、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１よりも小さい現像電界Ｖｃｏｎｔ２を発生させる。すなわち、ＣＰＵ１００は現像剤インストールモード時における感光体１と現像ローラ４ａとの間の電位差である前記現像電界Ｖｃｏｎｔ２を、画像形成時における感光体１の明部電位Ｖｌと現像ローラ４ａとの間の電位差である前記現像電界Ｖｃｏｎｔ１よりも小さい値に調整する。これにより、トナーの帯電量が過多のトナーを現像（現像ローラから感光体に帯電量過多のトナーを供給）して取り除くことができ、トナー補給時に静電凝集の原因となる帯電量過多のトナーを低減させることができる。

前述の現像剤インストールモードを行う初期電位制御シーケンスは、図４に示すフローチャートに従って制御を行う。

初期電位制御シーケンスを開始すると、現像装置を初めて使用するために、現像剤補給容器４６から現像容器４０内にトナーを補給する現像剤インストールモードを開始する（Ｓ１１）。この初期電位制御シーケンスは、制御手段としての制御部（図１参照）が、初めて使用を開始する現像装置４の設置時に、現像剤補給容器４６から現像容器４０にトナー（現像剤）の補給を連続的に行う制御である。

次に、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄが回転を開始し、同時にトナー残量検知素子４ｅの検知結果に基づいて、現像剤補給容器４６より空の現像容器４０中にトナーの間欠補給を行う（Ｓ１２）。

続いて、帯電ローラ２ａに帯電バイアスを印加し、現像ローラ４ａに現像バイアスのうちの直流バイアスのみを印加することで、前記画像形成動作時における現像電界Ｖｃｏｎｔ１とは異なる第二の現像電界Ｖｃｏｎｔ２（図５（ｂ）参照）を作り出す。これにより、帯電量過多のトナーのみを現像ローラから感光体に選択的に現像し、適正範囲内（ピーク値を中心とする±所定の値内）の帯電量のトナーは現像されないようにする（Ｓ１３）。すなわち、制御部は、初期電位制御シーケンス時にトナーの補給を行う際に、画像形成動作時における第一の現像電界Ｖｃｏｎｔ１よりも小さい第二の現像電界Ｖｃｏｎｔ２に制御する。初期電位制御シーケンス時の帯電ローラ２ａに帯電された感光体１の表面電位をＶｓｅｔとしたとき、現像電界Ｖｃｏｎｔ２は以下の式で示される。

Ｖｃｏｎｔ２＝｜Ｖｄｃ´｜−｜Ｖｓｅｔ｜
Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２＞０

第二の現像電界Ｖｃｏｎｔ２は、現像ローラ４ａが担持しているトナーの帯電量のピーク値よりも所定の値だけ大きい電荷をもつトナー（帯電量過多のトナー）を感光体１に担持させる現像電界である。また、第二の現像電界Ｖｃｏｎｔ２は、画像形成動作時における第一の現像電界Ｖｃｏｎｔ１よりも小さいだけでなく、０よりも大きい。つまり現像直流バイアスＶｄｃ´の絶対値は感光体１の表面電位Ｖｓｅｔの絶対値より大きな値である。これは、Ｖｃｏｎｔ２が０よりも小さくなると現像電界の向きが逆転し、トナーが現像ローラ４ａから感光体１に飛翔する方向では無く、感光体１から現像ローラ４ａに飛翔する方向になるためである。

詳しくは、Ｓ１３にて、印加する帯電バイアスと現像バイアスの直流バイアスは図５（ａ）に基づいて、トナー帯電量と現像開始電界の関係から導出する。また、印加する現像バイアスは現像性の低い直流バイアスのみが好ましく、高帯電トナーの選択的な現像を促進させる。図５（ａ）は電荷をもった現像ローラ４ａ上のトナーを感光体１上に現像させるために必要な現像開始電界を示したものである。現像ローラ４ａの回転を続けると、現像ローラ４ａ上のトナーの帯電量も増加する。ここでは、画像不良が発生する要因となるのが帯電量−９μＣ以上のトナーが存在する時である。よって、帯電量が−９μＣ以上にならないように、帯電量が−８μＣの状態、つまり現像電界Ｖｃｏｎｔ２が８０Ｖになるように帯電バイアスと現像バイアスを調整し、印加する。ここでは、帯電バイアスのみを調整して、感光体上の電位Ｖｓｅｔの絶対値を現像ローラの電位Ｖｄｃ´の絶対値より小さな値に設定し、現像電界Ｖｃｏｎｔ２＝８０Ｖを作り出す。つまり、現像直流バイアスＶｄｃ´は−４００Ｖで固定し、帯電バイアスを−３４０Ｖにすることで感光体１の表面電位Ｖｓｅｔが−３２０Ｖになり、現像電界Ｖｃｏｎｔ２＝８０Ｖを作り出すことができる。この時の感光体１の表面電位と現像ローラ４ａに印加される現像バイアスの関係を図５（ｂ）に示す。なお、ここでは、現像剤インストールモード時の電位差Ｖｃｏｎｔ２を画像形成時の電位差Ｖｃｏｎｔ１よりも小さい値に調整する構成として、感光体上の電位Ｖｓｅｔの絶対値を現像ローラの電位Ｖｄｃ´の絶対値より小さな値に設定する構成を例示したが、これに限定されるものではない。現像剤インストールモード時の現像ローラの電位Ｖｄｃ´と画像形成時の現像ローラの電位Ｖｄｃが同じ値である場合、本実施形態のように感光体上の電位Ｖｓｅｔの絶対値を画像形成時の感光体の画像暗部の電位Ｖｌの絶対値より大きな値に設定することで対応できる。

この時、感光体１の現像領域全域に現像ローラ４ａ上の高帯電トナーが現像され、クリーニング装置６に回収される。よって、現像ローラ４ａ上にはトナーは適正範囲内（ピーク値を中心とする±所定の値内）の帯電量のトナーが残る。現像ローラ４ａ上から帯電量過多のトナーが取り除かれることで、トナーの静電凝集が低減され、静電凝集に起因する画像不良も低減される。

トナー残量検知素子４ｅがトナー有りを検知すると（Ｓ１４）、トナーの補給を停止する（Ｓ１５）。停止後、タイマーカウントが開始され（Ｓ１６）、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄは一定時間空回転を続け、トナー帯電量を安定させる（Ｓ１７）。

そして、一定時間経過した後、帯電バイアスと現像直流バイアスの印加を停止させる（Ｓ１８）。同時に、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄの回転を停止して（Ｓ１９）、現像剤インストールモードを終了し（Ｓ２０）、初期電位制御シーケンスを終了する。

図５（ｃ）に前述した初期電位制御シーケンスが有りの時と無しの時のトナーな帯電量分布を示す。前述した初期電位制御シーケンスを実行することにより、トナー補給時に、静電凝集の原因となる帯電量過多のトナーを、現像ローラ４ａから感光体１に供給して、現像装置４から取り除くことができる。よって、初期電位制御シーケンスが無しの場合に比べて、帯電量過多のトナーを低減させることができ、トナーの帯電量分布が適正範囲内（ピーク値を中心とする±所定値の範囲内）になっていることが確認できる。従って、制御手段は、現像剤インストールモード時において、像担持体と現像剤担持体との間の電位差を画像形成動作時における像担持体の画像暗部に対応する領域と現像剤担持体との間の電位差よりも小さな値となるように帯電手段と現像剤担持体の一方若しくは両方に印加するバイアスを設定するため、帯電量過多のトナーと帯電量微小のトナーによる静電凝集を低減させることができ、静電凝集に起因する現像ローラ４ａの回転周期での斑点やスジといった画像不良の発生を低減させることができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。

第１実施形態で行っている、ある一定の高帯電量以上のトナーのみを感光体に現像するシーケンスでは、現像ローラの回転数が少ない時には帯電量が低いピーク値で幅広い分布を持つため、効果が不十分である。

そこで、第２実施形態では、現像ローラの累積回転数に応じた、適正帯電量のピークよりも高い帯電量のトナーを感光体に現像する。これにより、適正範囲内（ピーク値を中心とする所定値の範囲内）の帯電量のトナーのみを現像装置に残し、トナーの静電凝集による画像不良を防止する。

第２実施形態では、制御部が、初期電位制御シーケンスにおける現像電界Ｖｃｏｎｔ２を、初期電位制御シーケンス中の現像ローラの累積回転数が所定の累積回転数に達する度に、段階的に大きくなるように変化させている。ここでは、初めて使用を開始する現像装置の設置時に、現像装置にトナーを連続的に補給し、補給し終わるまでを、初期、中期、後期に分けて、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調整している。

具体的には、現像ローラの累積回転数の初期のＶｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２２１、現像ローラの累積回転数の中期のＶｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２２２、現像ローラの累積回転数の後期のＶｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２２３とする。これらの各現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、前述した第１実施形態の関係を満たした上で、さらに以下の関係を満たすように、制御部が、帯電ローラに印加するバイアスと現像ローラに印加するバイアスを制御する。

Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２２２≧Ｖｃｏｎｔ２２１
Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２２２≧Ｖｃｏｎｔ２２３

以下、図面を用いて詳しく説明する。図６は第２実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。前述の第１実施形態の図１で示す構成と類似する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図６に示すように、制御部は、現像剤補給開始時からの現像ローラの累積回転数を計測する現像ローラ回転数計測手段１９０を有している。この現像ローラ回転数計測手段１９０により計測した、トナー補給開始時からの現像ローラの累積回転数は、記憶手段であるＮＶＲＡＭ１２０に記憶される。その他の構成は、前述した第１実施形態と同様であるため、同一の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。

次に、本実施形態に係る画像形成装置における初期電位制御について説明する。本実施形態に係る補給時電位制御シーケンスは、図７及び図９に示すフローチャートに従って制御を行う。

初期電位制御シーケンスを開始すると、前述した第１実施形態と同様に、現像装置を初めて使用するために、現像剤補給容器４６から現像容器４０内にトナーを補給する現像剤インストールモードを開始する（Ｓ２１）。

次に、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄが回転を開始し、同時にトナー残量検知素子４ｅの結果に基づいて、現像剤補給容器４６より空の現像容器４０中にトナーの間欠補給を行う（Ｓ２２）。更に、現像ローラ４ａの回転を開始すると同時に、現像ローラ４ａの累積回転数ｎの計測を開始し、計測した回転数ｎをＮＶＲＡＭ１２０に記憶する（Ｓ２３）。

続いて、帯電ローラに帯電バイアスを印加し、現像ローラに現像バイアスのうちの直流バイアスを印加することで現像電界Ｖｃｏｎｔ２を作り出す（Ｓ２４）。そして、帯電バイアスの可変シーケンスを開始する（Ｓ２５）。ここでは、現像ローラに印加する現像直流バイアス（現像バイアスのうちの直流バイアス）を固定させ、帯電ローラ２ａに印加する帯電バイアスのみを現像ローラ４ａの累積回転数ｎの計測値に基づいて、所定の累積回転数ごとに可変させる。

図８（ａ）に初期電位制御を行わない際の現像ローラ回転数とトナー帯電量分布の関係を示す。図８（ｂ）に初期電位制御を行った際の現像ローラ回転数とトナー帯電量分布の関係を示す。また、図８（ｃ）に初期電位制御シーケンスを行った際の現像ローラ回転数と現像電界Ｖｃｏｎｔ２の関係を示す。

図８（ａ）より、現像ローラの回転が初期（累積回転数５０）のころはトナーの帯電量が低く安定した帯電量分布になる。しかし、現像ローラの累積回転数が増加して、現像ローラの回転が中期（累積回転数１００，４００）、さらには後期（累積回転数１０００，１８００）になるにつれて、トナーの帯電量が増加し幅広い帯電量分布になる。すなわち、現像ローラの累積回転数が増加すると、トナーの帯電量が増加し幅広い帯電量分布になり、適正範囲（ピーク値を中心とする所定値の範囲）を超える帯電量過多のトナーと帯電量微小のトナーとの静電凝集が発生し易い状況であることがわかる。

そのため、図８（ａ）に示す帯電量過多のトナーを現像ローラ４ａから感光体１に現像するべく、帯電バイアスの可変シーケンスを行う。詳しくは、前述の現像ローラ４ａの累積回転数ｎが、所定の累積回転数に達する度に、現像ローラ４ａ上のトナーの帯電量のピーク値よりも所定の値だけ大きい電荷をもつトナーを感光体１に担持させる現像電界Ｖｃｏｎｔ２に設定する。

現像ローラの回転が初期のころは低く安定した帯電量分布になるため、現像電界Ｖｃｏｎｔ２２１は小さくて良い。現像ローラの累積回転数が増加すると、トナーの帯電量が増加し幅広い分布になり、静電凝集発生要因となるトナーが増えるため、中期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２２２は初期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２２１に比べて大きくする。これにより、静電凝集発生要因となる帯電量過多のトナーを現像ローラから感光体に現像する。そして、現像ローラの回転数が更に増加すると、トナーの帯電量が高く安定した帯電量分布になり、静電凝集発生要因となるトナーが減るため、後期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２２３は中期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２２２に比べて小さくする。ここでは、印加する帯電バイアス、現像バイアスは、第１実施形態と同様に帯電バイアスのみを可変して、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調節する。

図９は現像ローラの累積回転数に応じて、帯電バイアスを可変する帯電バイアス可変シーケンスのフローチャートを示した図である。なお、この帯電バイアスの可変シーケンス中は、第１実施形態と同様に、帯電バイアスのみを可変し、現像直流バイアスＶｄｃ´（−４００Ｖ）を可変せずに印加している。

Ｓ２３にて計測を開始した現像ローラの累積回転数ｎが、０≦ｎ＜５０の場合（Ｓ３１）、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ３２）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、５０≦ｎ＜１００の場合（Ｓ３３）、帯電ローラに帯電バイアス−３２０Ｖを印加する（Ｓ３４）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい８０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、１００≦ｎ＜２００の場合（Ｓ３５）、帯電ローラに帯電バイアス−３００Ｖを印加する（Ｓ３６）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい１００Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが７．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、２００≦ｎ＜４００の場合（Ｓ３７）、帯電ローラに帯電バイアス−３１０Ｖを印加する（Ｓ３８）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい９０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが７．５以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、４００≦ｎ＜６００の場合（Ｓ３９）、帯電ローラに帯電バイアス−３２０Ｖを印加する（Ｓ４０）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい８０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、６００≦ｎ＜８００の場合（Ｓ４１）、帯電ローラに帯電バイアス−３３０Ｖを印加する（Ｓ４２）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい７０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．５以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、８００≦ｎ＜１０００の場合（Ｓ４３）、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ４４）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

現像ローラの累積回転数ｎが、１０００≦ｎとなると、トナー補給が終了するまで、以後、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ４５）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなり、帯電バイアスの可変シーケンスを終了する。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

上述したように、現像ローラの累積回転数ｎが、所定の累積回転数に達する度に、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調整することで、感光体１の現像領域全域に現像ローラ４ａ上の高帯電量トナー（帯電量過多のトナー）のみが現像され、クリーニング装置６に回収される。よって、現像ローラ４ａ上にはトナーは適正範囲内（ピーク値を中心とする所定値の範囲内）の帯電量のトナーが残る。これにより、帯電量過多のトナーと帯電量微小のトナーの静電凝集を低減させることができ、静電凝集に起因する現像ローラの回転周期での斑点やスジといった画像不良の発生を低減させることができる。

図７にてトナー残量検知素子４ｅがトナー有りを検知すると（Ｓ２６）、トナーの補給を停止する（Ｓ２７）。停止後、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄの回転を停止し（Ｓ２８）、帯電バイアスと現像バイアスの印加を終了する（Ｓ２９）。そして、現像剤インストールモードを終了し（Ｓ３０）、初期電位制御シーケンスが終了する。

初期電位制御により作り出す現像電界Ｖｃｏｎｔ２は、前述した第１実施形態では常に同じ現像電界であったのに対し、本実施形態では現像ローラの累積回転数ｎごとに現像電界Ｖｃｏｎｔ２（ここでは、各Ｖｃｏｎｔ２１，２２，２３）を可変させている。そのため、帯電量過多のトナーの現像ローラから感光体への選択現像をより精度良く行うことが可能となる。これにより、帯電量過多になりつつあるトナーをより精度良く感光体１上に現像し、静電凝集の発生をより低減させることが可能である。

〔第３実施形態〕
第３実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態では、現像容器４０内のトナー残量検知素子４ｅの検知結果に応じて、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調整するように構成している。その他の構成は、前述した第１実施形態と同様であるため、同一の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。

本実施形態では、トナー残量検知素子４ｅによりトナーの有無を検知し、「トナー無し」の場合には、現像剤補給容器４６より現像容器４０にトナー補給が行われる。図１に示す制御部は、トナー残量検知素子４ｅにより一定時間ごとに現像容器４０内のトナー検知を行う。そして、制御部は、一定時間のトナー検知の積算、つまり１周期（例えば撹拌部材の１回転）の間にトナー残量検知素子４ｅが一定回数以上トナーを検知「ＯＮ」すれば「トナー有り（現像剤有り）」、一定回数以上「ＯＮ」しなかった場合は「トナー無し」を判断している。

現像容器の中のトナーは撹拌部材４ｄにより常に撹拌されているため、現像容器中のトナーの量が多いほど、１周期当たりのトナー検知回数は多くなる。例えば、０．０５秒ごとにトナーの有無検知を行うトナー残量検知素子を用いた場合、２秒を１周期とすると、４０回の検知を行うことができる。ここでは、トナー残量検知素子４ｅがトナーを検知した場合を「ＯＮ」、検知しなかった場合を「ＯＦＦ」とし、トナーを検知した「ＯＮ」の回数が４０回のうち１０回以上「ＯＮ」をすると「トナー有り」を判断し、１０回未満だと「トナー無し」を判断する。

図１１（ａ）にトナー有無検知結果と現像容器内のトナー重量の関係を示す。本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、「トナー有り」になる時の現像容器内のトナー重量は２００ｇであり、本実施形態の現像装置における現像容器内の適正トナー重量でもある。

次に、本実施形態に係る画像形成装置における初期電位制御について説明する。本実施形態に係る初期電位制御シーケンスは、図１０及び図１２に示すフローチャートに従って制御を行う。

初期電位制御シーケンスを開始すると、前述した第１実施形態と同様に、現像装置を初めて使用するために、現像剤補給容器から現像容器４０内にトナーを補給する現像剤インストールモードを開始する（Ｓ５１）。

次に、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄが回転を開始し、同時にトナー残量検知素子４ｅの結果に基づいて、現像剤補給容器４６より空の現像容器４０中にトナーの間欠補給を行う（Ｓ５２）。更に、制御部により、トナー残量検知素子４ｅを用いた、一定時間ごとのトナー検知回数をカウントする（Ｓ５３）。一定時間ごとのトナー検知回数ｎは、一定時間ごとのトナー残量検知素子４ｅの「ＯＮ」した回数である。

続いて、帯電ローラに帯電バイアスを印加し、現像ローラに現像バイアスのうちの直流バイアスを印加することで現像電界Ｖｃｏｎｔ２を作り出す（Ｓ５４）。そして、帯電バイアスの可変シーケンスを開始する（Ｓ５５）。ここでは、現像ローラに印加する現像直流バイアス（現像バイアスのうちの直流バイアス）を固定させ、帯電ローラに印加する帯電バイアスのみを前述のトナー検知回数に基づいて、所定の検知回数ごとに可変させる。

本実施形態では、制御部が、初期電位制御シーケンスにおける現像電界Ｖｃｏｎｔ２を、設置シーケンス中のトナー残量検知素子４ｅによる所定の時間ごとのトナー検知回数ｎが所定の回数に達する度に、段階的に大きくなるように変化させている。ここでは、初めて使用を開始する現像装置の設置時に、現像装置にトナーを連続的に補給し、補給し終わるまでを、初期、中期、後期に分けて、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調整している。

具体的には、トナー検知回数ｎが初期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２３１、トナー検知回数ｎが中期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２３２、トナー検知回数ｎが後期の現像電界Ｖｃｏｎｔ２をＶｃｏｎｔ２３３とする。これらの各現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、前述した第１実施形態の関係を満たした上で、さらに以下の関係を満たすように、制御部が、帯電ローラに印加するバイアスと現像ローラに印加するバイアスを制御する。

Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２３２≧Ｖｃｏｎｔ２３１
Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２３２≧Ｖｃｏｎｔ２３３

現像容器内のトナー重量が少ない時は、現像ローラの回転初期であるため、前述した実施形態と同様に、現像ローラ４ａ上のトナーの帯電量が安定せず、帯電量過多のトナーと帯電量微少のトナーが混在しており、静電凝集が発生し易い状況である。

そのため、帯電量過多のトナー（ピーク値よりも所定の値だけ大きい電荷をもつ高帯電トナー）を現像ローラ４ａから感光体１に現像するべく、帯電バイアスの可変シーケンスを行う。詳しくは、図１１（ｂ）のトナー残量検知素子検知結果と現像開始電位差の関係に示すように、トナー残量検知素子４ｅによる一定時間ごと（ここでは１周期当たり）のトナー有り「ＯＮ」の検知回数ｎが所定の回数に達する度に、現像ローラ４ａ上のトナーの帯電量のピーク値よりも所定の値だけ大きい電荷をもつトナーを感光体１に担持させる現像電界Ｖｃｏｎｔ２に設定する。ここでは、印加する帯電バイアス、現像バイアスは、第１実施形態と同様に帯電バイアスのみを可変して、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調節する。

図１２はトナー残量検知素子４ｅを用いたトナー検知回数に応じて、帯電バイアスを可変する帯電バイアス可変シーケンスのフローチャートを示した図である。なお、この帯電バイアスの可変シーケンス中は、第１実施形態と同様に、帯電バイアスのみを可変し、現像直流バイアスＶｄｃ´（−４００Ｖ）を可変せずに印加している。

Ｓ５３にて一定時間ごとのトナー検知回数ｎが、０≦ｎ＜１の場合（Ｓ６１）、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ６２）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜２の場合（Ｓ６３）、帯電ローラに帯電バイアス−３２０Ｖを印加する（Ｓ６４）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい８０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜３の場合（Ｓ６５）、帯電ローラに帯電バイアス−３００Ｖを印加する（Ｓ６６）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい１００Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが７．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜４の場合（Ｓ６７）、帯電ローラに帯電バイアス−３１０Ｖを印加する（Ｓ６８）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい９０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが７．５以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜５の場合（Ｓ６９）、帯電ローラに帯電バイアス−３２０Ｖを印加する（Ｓ７０）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい８０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜６の場合（Ｓ７１）、帯電ローラに帯電バイアス−３３０Ｖを印加する（Ｓ７２）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい７０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが８．５以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、ｎ＜７の場合（Ｓ７３）、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ７４）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなる。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

トナー検知回数ｎが、７≦ｎとなると、トナー補給が終了するまで、以後、帯電ローラに帯電バイアス−３４０Ｖを印加する（Ｓ７５）。これにより、現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、画像形成動作時の現像電界Ｖｃｏｎｔ１（７００Ｖ）より小さい６０Ｖとなり、帯電バイアスの可変シーケンスを終了する。この現像電界Ｖｃｏｎｔ２により、帯電量過多のトナー（電荷ｑが９．０以上のトナー）を現像ローラから感光体に担持させることができる。

上述したように、トナー検知回数ｎが、所定の検知回数に達する度に、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を調整することで、感光体１の現像領域全域に現像ローラ４ａ上の高帯電量トナー（帯電量過多のトナー）のみが現像され、クリーニング装置６に回収される。よって、現像ローラ４ａ上にはトナーは適正範囲内（ピーク値を中心とする所定値の範囲内）の帯電量のトナーが残る。これにより、帯電量過多のトナーと帯電量微小のトナーの静電凝集を低減させることができ、静電凝集に起因する現像ローラの回転周期での斑点やスジといった画像不良の発生を低減させることができる。

図１０にてトナー残量検知素子４ｅが「トナー有り」を検知すると（Ｓ５６）、トナーの補給を停止する（Ｓ５７）。なお、ここでのトナー残量検知素子４ｅが検知する「トナー有り」は、４０回毎のトナーの検知回数（「ＯＮ」した回数）が、１０／４０回以上を検知した場合を「トナー有り」としている。トナー補給の停止後、現像ローラ４ａ、スクリュー４ｃ、撹拌部材４ｄの回転を停止し（Ｓ５８）、帯電バイアスと現像バイアスの印加を終了する（Ｓ５９）。そして、現像剤インストールモードを終了し（Ｓ６０）、初期電位制御シーケンスが終了する。

初期電位制御により作り出す現像電界Ｖｃｏｎｔ２は、前述した第１実施形態では常に同じ現像電界であったのに対し、本実施形態ではトナー残量検知素子によるトナー検知回数ｎごとに現像電界Ｖｃｏｎｔ２を可変させている。そのため、帯電量過多のトナーの現像ローラから感光体への選択現像をより精度良く行うことが可能となる。これにより、帯電量過多になりつつあるトナーをより精度良く感光体１上に現像し、静電凝集の発生をより低減させることが可能である。

〔第４実施形態〕
第４実施形態について図１３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１３（ａ）（ｂ）は初期電位制御シーケンス時の感光体とクリーニング装置を表す図である。図１３中、１は感光体、６はクリーニング装置、６ａはクリーニングブレード、６ｂはクリーニング容器である。

本実施形態では、制御手段としての制御部が、更に前述した実施形態に加えて、帯電量過多のトナーの除去をより好適に行うために、初期電位制御シーケンス時に帯電ローラと現像ローラに印加するバイアスのＯＮ／ＯＦＦの印加タイミングを制御している。

前述したように、初期電位制御シーケンス時には、帯電ローラと現像ローラにバイアスを印加することで帯電量過多のトナーが感光体に供給される。感光体に供給されたトナーはクリーニング装置により回収される。その際、感光体１に供給されたトナーは、感光体１に当接しているクリーニング装置６のスクイシート６ｃをすり抜けてクリーニングブレードに至る。しかしながら、帯電ローラと現像ローラにバイアスを継続して印加し続けると、図１３（ａ）に示すように、感光体１に供給されたトナーの一部が、スクイシート６ｃをすり抜けきれずに、クリーニングブレード６ａに至る前にスクイシート６ｃによりせき止められてしまう場合がある。この場合、ある程度であれば感光体１がトナーを担持し続けるため、トナーが装置内部に落とされてしまうことはない。しかしながら、帯電ローラと現像ローラにバイアスを継続して印加し続けると、図１３（ｂ）に示すように、スクイシート６ｃによりせき止められるトナーの量が、感光体に担持しきれないほど増加してしまい、装置内部に落とされてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、制御部は、初期電位制御シーケンス時における帯電ローラ及び現像ローラに印加するバイアスのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、前記バイアスのＯＮ時は少なくとも現像ローラの１周分以上の時間印加するように制御している。

この制御部によるバイアスのＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、トナーの特性などの設計事項に応じて可変すればよい。例えば、帯電量の上がり易いトナーは、帯電量過多のトナーも発生し易いため、現像ローラの５周分はバイアスをＯＮし、次の２周分はバイアスをＯＦＦし、さらに次の５周分はバイアスをＯＮし、次の２周分はバイアスをＯＦＦすることを繰り返すように制御する。このように間欠的にバイアスをＯＦＦすることで、スクイシート６ｃにせき止められたトナーをクリーニング装置内に回収するタイミングをとることができ、せき止められるトナーの量が連続的に増加して装置内部に落とされてしまうのを防止することができる。

上記のように、トナーの特性に応じて、帯電バイアスと現像バイアスのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを切り替えて、初期電位制御シーケンスを実施する。これにより、初期電位制御シーケンス時に感光体のトナーが装置内部に落とされてしまうことなく、クリーニング装置に回収することができ、且つ、不必要な帯電量過多のトナーの除去をより効果的に行うことができる。

〔第５実施形態〕
次に第５実施形態について図１４を用いて説明する。図１４は第５実施形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。

本実施形態では、前述した実施形態を更に好適に実現するために、制御手段としての制御部が、初期電位制御シーケンス時に転写装置５にクリーニングバイアスを印加するように制御している。図１４に示すように、制御部は、帯電ローラ２ａや現像ローラ４ａと同様に、転写装置５のための転写バイアス制御部２００を備え、転写バイアス発生部２３０を介して転写装置５に印加する転写バイアスを制御する。

例えば、負帯電のトナーの場合、通常画像形成時は転写装置５に転写バイアスとしての正の直流バイアスを印加して、感光体１上のトナーを用紙に転写している。しかしながら、用紙が搬送されない初期電位制御シーケンス中は、感光体１上のトナーが転写装置５と対向する転写領域に達した際に、転写装置５に付着して汚してしまうおそれがある。

そこで、初期電位制御シーケンス中は、転写装置５に画像形成時の直流バイアスとは逆の極性の転写バイアス（クリーニングバイアス）を印加することで、感光体１上のトナーが転写装置５に付着するのを防止している。

本実施形態では、通常の画像形成時は、制御部が、転写バイアスとして正の直流バイアス＋４ｋＶを転写装置５に印加する。また、紙間（用紙と用紙の間）や、画像形成前や画像形成後の動作時などの非通紙時は、制御部が、画像形成時とは逆の極性である、クリーニングバイアスとしての負の直流バイアス−２ｋＶを転写装置５に印加する。こうすることで、感光体１上の負帯電のトナーが転写装置５に付着するのを防止することができる。

しかし、初期電位制御シーケンス中も上記のように転写装置５のクリーニングのために、負の直流バイアス−２ｋＶを印加し続けると、感光体１上に電荷が残存するメモリが発生し、画像形成時に濃度ムラが発生してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、感光体１上のトナーは負帯電、且つ、帯電量過多のトナーのみのため、弱い負の直流クリーニングバイアスでも十分に転写装置５のクリーニングが可能であることに鑑み、初期電位制御シーケンス中は、制御部が、前記非通紙時よりも小さい負の直流バイアス（クリーニングバイアス）を転写装置５に印加するようにしている。具体的には、初期電位制御シーケンス中は、制御部が、クリーニングバイアスとして負の直流バイアス−１ｋＶを転写装置５に印加する。こうすることで、感光体１に電荷が残存するメモリを防止して、感光体１上のトナーが転写装置５に付着するのを防止することができる。

また更に前述した実施形態を好適に実現するために、初期電位制御シーケンス中は、感光体１と転写装置５のニップ部に転写材である用紙を案内する転写ガイド（転写材案内部材）９にも前述したクリーニングバイアスを印加するようにしても良い。

転写ガイド９は、導電性部材で形成されており、転写材を感光体１と転写装置５のニップ部に搬送するために前記ニップ部の近傍に設けられている。そのため、初期電位制御シーケンス中は、感光体１上のトナーが、感光体１近傍にある転写ガイド９に付着して汚してしまうおそれがある。

そこで、初期電位制御シーケンス中（現像剤インストールモード中）は、制御部が、転写ガイド９にトナーの極性とは同じ極性のバイアスを印加する。こうすることで、転写ガイド９に感光体１上のトナーが付着するのを防ぐことができる。例えば、本実施形態では、負の直流バイアス−２ｋＶを転写ガイドに印加することで、感光体１上の負帯電のトナーが転写ガイド９に付着するのを防止している。

なお、転写ガイド９にバイアスを印加する構成としては、前述した転写装置５のための転写バイアス制御部と転写バイアス発生部を用いても良いし、或いは、転写ガイド９のために別途設けた構成としても良い。

〔他の実施形態〕
また、前述した実施形態では、感光体の露光部に現像剤を現像する反転現像方式を例示して説明しているが、これに限定されるものではなく、感光体の非露光部に現像剤を現像する正規現像に関しても有効である。この場合、画像形成動作時における現像電界Ｖｃｏｎｔ１、初期電位制御シーケンス時における現像電界Ｖｃｏｎｔ２は以下の式で示される。

Ｖｃｏｎｔ１＝│Ｖｌ│−（１／２）Ｖｐｐ＋│Ｖｄｃ│
Ｖｃｏｎｔ２＝│Ｖｓｅｔ│−│Ｖｄｃ´│

なお、現像電界Ｖｃｏｎｔ１，Ｖｃｏｎｔ２の関係は前述した実施形態と同様である。

ここまでの実施例においては、現像装置４の現像ローラ４ａに印加する現像バイアスが直流バイアス成分に交流バイアス成分を重畳させた現像方式を採用した画像形成装置を例に本発明の実施形態について説明をした。

本発明は、現像ローラ４ａと感光体１との間の現像電界の直流成分の大きさに応じて現像ローラ４ａから感光体１に飛翔するトナーが持つ電荷量が変化する現像特性を利用したものであるので、画像形成時の現像バイアスに交流バイアス成分を含んだものに限定する必要は無く、画像形成時の現像バイアスに直流バイアス成分を印加することで現像条件を満足する現像方式を採用した現像装置に利用することも可能である。

その場合、現像バイアスの直流成分の電位をＶｄｃ、帯電手段により帯電され露光手段により露光された感光体の明部電位をＶｌとしたときの、トナーを現像ローラから感光体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ１が、
Ｖｃｏｎｔ１＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｌ｜
であり、現像剤インストールモード時においては、現像ローラに直流成分のバイアスを印加し、直流成分の電位をＶｄｃ´、帯電手段により帯電された感光体の電位をＶｓｅｔとしたときの、トナーを現像ローラから感光体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、
Ｖｃｏｎｔ２＝｜Ｖｄｃ´｜−｜Ｖｓｅｔ｜
Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２＞０
となる制御を行えば、トナーの帯電量が過多のトナーを現像（現像ローラから感光体に帯電量過多のトナーを供給）して取り除くことができ、トナー補給時に静電凝集の原因となる帯電量過多のトナーを低減させることができる。

なお、本実施形態では、現像剤インストールモードを初めて使用を開始する現像手段の設置時に行われる現像剤の補給時に実施しているが、初めて使用を開始する現像手段に限定せず、使用開始後に現像剤を消費してから現像剤を補給する場合に、現像剤インストールモードを実施することで帯電量が過多になった現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給して、現像手段から取り除くことができる。

また、この初期電位制御シーケンスを実施する条件として、トナーの帯電量が高くなり易い低湿環境に限定しても良い。例えば、環境の温度や湿度を検知する環境検知手段を用いる。湿度が低い方がトナーの帯電量ピークは高くなりやすく、静電凝集による画像不良が発生しやすい。そこで、前記環境検知手段の検知結果が所定の湿度以上のときは前記初期電位制御シーケンスを実施せず、前記環境検知手段の検知結果が所定の湿度未満のときは前記初期電位制御シーケンスを実施するようにしても良い。

前述した実施形態では、転写装置として非接触方式のコロナ放電を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば転写ローラなど感光体との接触方式でも良い。

さらに設置直後の現像器内の現像剤、あるいは画像形成に使用して現像器内に少量残っている現像剤においては、現像剤が本来持つべき電気極性の電荷付与が不十分な現像剤あるいは逆極性の電荷を持った現像剤が存在することがある。このような本来持つべき電気極性などが異なる現像剤は、像担持体上の現像剤が供給されて欲しくない領域に供給されるいわゆる反転カブリ現象などを起こすおそれがある。本実施形態はこのような電気極性などが異なる現像剤、いわゆる反転トナーを除去する手段としても有効である。

また、画像形成装置としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置における現像装置にトナーを補給する場合に、前述した初期電位制御シーケンスを実行することにより、同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、現像剤インストールモードの場合には、帯電手段である帯電ローラに所定の帯電バイアスを印加して像担持体を所望の表面電位Ｖｓｅｔに帯電させ、現像手段である現像剤担持体に現像直流バイアスＶｄｃ´を印加し、現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ２を形成しているが、帯電バイアスと現像直流バイアスの両方の印加が必要では無く、どちらか一方のバイアスを印加することで、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を形成しても良い。

例えば、第１実施形態では、像担持体の表面電位Ｖｓｅｔは−３２０Ｖに帯電され、現像直流バイアスＶｄｃ´は−４００Ｖを印加し、現像電界Ｖｃｏｎｔ２を８０Ｖに形成しているが、帯電バイアスをＯＦＦした場合、つまり像担持体の表面電位が０Ｖの時、現像電界Ｖｃｏｎｔ２の８０Ｖを形成するために、現像直流バイアスＶｄｃ´を−８０Ｖにすることで８０Ｖの現像電界Ｖｃｏｎｔ２を形成しても良い。

一方、現像直流バイアスをＯＦＦした場合、つまり現像バイアスＶｄｃ´が０Ｖの時、現像電界Ｖｃｏｎｔ２として８０Ｖを形成するために、帯電直流バイアス＋１００Ｖを像担持体に印加して像担持体の表面電位を８０Ｖにしてすることで、８０Ｖの現像電界Ｖｃｏｎｔ２を形成しても良い。

更に前述した実施形態では、画像形成動作時における現像手段に印加するバイアスの直流成分の電圧Ｖｄｃと現像剤インストールモード時における現像手段に印加するバイアスの直流成分の電圧Ｖｄｃ´が同じ値である場合を例示したが、これに限定されるものではなく、異なる値であっても良い。

このように帯電手段と現像剤担持体の一方にバイアスを印加することで現像電界Ｖｃｏｎｔ２を形成して現像剤インストールモードを実行し、帯電量が過多になる現像剤を、現像剤担持体から像担持体に供給して、現像手段から取り除くことができる。

１ …感光体
２ …帯電装置
２ａ …帯電ローラ
４ …現像装置
４ａ …現像ローラ
４ｅ …トナー残量検知素子
６ …クリーニング装置
６ａ …クリーニングブレード
６ｂ …クリーニング容器
６ｃ …スクイシート
９ …転写ガイド
４０ …現像容器
４６ …現像剤補給容器
１００ …ＣＰＵ
１１０ …ＲＯＭ
１２０ …ＮＶＲＡＭ
１９０ …現像ローラ回転数計測手段

Claims (10)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を所定の電位に一様に帯電する帯電手段と、
   帯電された像担持体を画像信号に応じて露光することにより前記像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
   少なくとも直流成分を含むバイアスが印加されて前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体から現像剤を供給することにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   非画像形成時に現像剤を前記現像手段にインストールする現像剤インストールモードを指示するための指示信号を発生する指示手段と、
   前記指示手段からの前記指示信号に応じて前記現像剤インストールモードにおける前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電位差を調整する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記現像剤インストールモードにおいて、前記帯電手段により帯電される前記像担持体上の電位の絶対値を、前記現像手段に印加される直流成分のバイアスによる前記現像剤担持体の電位の絶対値より小さな値であって、画像形成時における前記像担持体上の画像暗部の電位の絶対値より大きな値に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   前記像担持体を所定の電位に一様に帯電する帯電手段と、
   帯電された像担持体を画像信号に応じて露光することにより前記像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
   少なくとも直流成分を含むバイアスが印加されて前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体から現像剤を供給することにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   非画像形成時に現像剤を前記現像手段にインストールする現像剤インストールモードを指示するための指示信号を発生する指示手段と、
   前記指示手段からの前記指示信号に応じて前記現像剤インストールモードにおける前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電位差を調整する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、画像形成時においては、前記現像手段に印加されるバイアスの直流成分による前記現像剤担持体の電位をＶｄｃ、前記像担持体上の画像暗部の電位をＶｌとしたときの、現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ１を、
   Ｖｃｏｎｔ１＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｌ｜
   と表したとき、前記現像剤インストールモード時においては現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、
   Ｖｃｏｎｔ２＝｜Ｖｄｃ´｜−｜Ｖｓｅｔ｜
   Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２＞０
   を満たすように、前記現像手段に印加するバイアスの前記直流成分の電圧による前記現像剤担持体の電位Ｖｄｃ´と
   前記帯電手段により帯電された前記像担持体上の電位Ｖｓｅｔの一方若しくは両方の値を設定することを特徴とする画像形成装置。
3. 像担持体と、
   前記像担持体を所定の電位に一様に帯電する帯電手段と、
   帯電された像担持体を画像信号に応じて露光することにより前記像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
   直流成分と交流成分が重畳されたバイアスが印加されて前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体から現像剤を供給することにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   非画像形成時に現像剤を前記現像手段にインストールする現像剤インストールモードを指示するための指示信号を発生する指示手段と、
   前記指示手段からの前記指示信号に応じて前記現像剤インストールモードにおける前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電位差を調整する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、画像形成時においては、交流成分のピークｔｏピーク電圧による前記現像剤担持体の電位をＶｐｐ、直流成分の電圧による前記現像剤担持体の電位をＶｄｃ、前記像担持体上の画像暗部の電位をＶｌとしたときの、現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ１を、
   Ｖｃｏｎｔ１＝（１／２）Ｖｐｐ＋｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｌ｜
   と表したとき、
   前記現像剤インストールモード時においては、
   現像剤を現像剤担持体から像担持体に供給するための現像電界Ｖｃｏｎｔ２が、
   Ｖｃｏｎｔ２＝｜Ｖｄｃ´｜−｜Ｖｓｅｔ｜
   Ｖｃｏｎｔ１＞Ｖｃｏｎｔ２＞０
   を満たすように、前記現像手段に印加するバイアスの前記直流成分の電圧による前記現像剤担持体の電位Ｖｄｃ´と
   前記帯電手段により帯電された前記像担持体上の電位Ｖｓｅｔの一方若しくは両方の値を設定することを特徴とする画像形成装置。
4. 画像形成時における前記現像手段に印加するバイアスの直流成分の電圧による前記現像剤担持体の電位Ｖｄｃと前記現像剤インストールモード時における前記現像手段に印加するバイアスの直流成分の電圧による前記現像剤担持体の電位Ｖｄｃ´を前記制御手段は同じ値に設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は現像剤補給開始時からの前記現像剤担持体の累積回転数を記憶する記憶手段を有し、前記制御手段は、前記現像剤インストールモード時における前記現像電界Ｖｃｏｎｔ２を、前記記憶手段に記憶した前記現像剤担持体の累積回転数が所定の累積回転数に達する度に、前記帯電手段と前記現像剤担持体の一方若しくは両方に印加するバイアスを段階的に変化させるように制御することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像手段は現像容器内の現像剤の残量を検知する現像剤残量検知手段を有し、前記制御手段は、前記現像剤インストールモード時における前記現像電界Ｖｃｏｎｔ２を、前記現像剤残量検知手段による所定の時間ごとの現像剤有りの検知回数が所定の回数に達する度に、前記帯電手段と前記現像剤担持体の一方若しくは両方に印加するバイアスを段階的に変化させるように制御することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、前記像担持体に残留した現像剤をクリーニングするクリーニング部材と前記クリーニング部材によりクリーニングした現像剤を収容する収容部材とを有するクリーニング手段を備え、前記現像剤インストールモード時に前記像担持体に供給された現像剤を前記クリーニング手段により回収する画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記現像剤インストールモード時における前記帯電手段と前記現像剤担持体の一方若しくは両方に印加するバイアスはＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、前記バイアスのＯＮ時は少なくとも前記現像剤担持体の１周分以上の時間印加することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は、前記像担持体に対向して設けられ、バイアスが印加されて前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写する転写手段を有し、
   前記制御手段は、前記転写手段に印加するバイアスを制御し、前記現像剤インストールモード中は、画像形成時とは逆の極性のバイアスを前記転写手段に印加することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置は、転写材を前記像担持体と前記転写手段の間に案内する導電性の転写材案内部材を有し、
   前記制御手段は、前記現像剤インストールモード中は、前記画像形成時とは逆の極性のバイアスを前記転写材案内部材に印加することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置
10. 前記画像形成装置は環境の温度や湿度を検知する環境検知手段を有し、前記環境検知手段の検知結果が所定の湿度以上のときは前記現像剤インストールモードを実施せず、前記環境検知手段の検知結果が所定の湿度未満のときは前記現像剤インストールモードを実施することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images