JP5822609B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像器を有する電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、画像形成プロセスによって画像形成を行う。画像形成プロセスとしては、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程、クリーニング工程がある。

画像形成においては、まず、電子写真感光体（以下「感光体」という。）の表面を均一に帯電する。その後、感光体に対して画像情報に応じた露光を行い、静電潜像を形成する。次に、静電潜像に対してトナーを供給すると、静電潜像はトナー像となる。そして、感光体上に形成されたトナー像を紙等の記録材上に転写する。トナー像が転写された記録材は、定着工程にて加熱・加圧される。これにより、記録材の表面にトナー像が定着する。これによって記録材への画像形成が終了する。一方、トナー像を転写した後の感光体の表面には、転写残トナーが残る。この転写残トナーは、クリーニング工程にて除去される。

従来、電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行なう画像形成装置において、非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）を混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用される。二成分現像方式は現在知られている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備える。

二成分現像方式を用いた画像形成装置において、像担持体としての感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像とする場合、一般的に、以下のように行なう。最初に感光体ドラム上を帯電部により白地部電位Ｖｄになるよう一様に帯電させる。また、現像剤担持体としての現像スリーブには現像バイアス電圧が印加され、現像スリーブは、その現像バイアス電圧の直流成分Ｖｄｃと同電位にされる。

このとき、白地部電位Ｖｄと現像バイアス電圧の直流成分Ｖｄｃとの電位差を所望のかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋになるよう設定する。また、感光体ドラム上の画像部分（現像部分）は、静電潜像を形成する露光部により露光されて減衰した明部電位ＶＬにされる。そして、現像バイアス電圧の直流成分Ｖｄｃとの差であるコントラスト電位差Ｖｃｏｎｔにより、現像スリーブ上のトナーが感光体ドラムへ移動する。こうして、感光体ドラム上に形成された静電潜像はトナー像として現像される。

一般的にこのような二成分現像方式においては、画像形成によりトナーが消費されていくと、それに応じてトナーを補給するようになっている。このため、画像形成を繰り返すことで現像剤中のトナーは順次、入れ替わっていく。

しかしながら、特に、二成分現像方式を用いる画像形成装置においては、以下のような問題があった。

近年、記録材として、様々な紙種が使用されている。記録材としては、表面の平滑性が低い安価な紙（主に再生紙など）や、逆に平滑性が高い紙、コート紙などが数多く存在する。その中で特に、平滑性が低い紙の場合、紙面形状に沿ってトナーの転写性が変わってしまい、転写ムラが発生しやすくなる。

一般的に、ユーザーによって選択された紙種設定（普通紙、再生紙、厚紙、ＯＨＴなど）に応じて、紙への転写条件（転写バイアス）を変更する。しかしながら、トナーが耐久、昇温などによって劣化してしまった場合、耐久を通じて紙への転写性を維持することは困難となる。

一方、トナーの流動性を保つために、トナー表面は、添加剤（以下、外添剤と呼ぶ）で覆われることが一般的である。外添剤は、アルミナ、シリカなどに由来する数十〜数百ｎｍ粒子である。外添剤を添加すると、トナーに流動性が付与されるため、トナーを効率良く紙へ転写させることができる。

しかしながら、一般的にトナーには形状、粒径にばらつきがある。これに伴い、トナーの１個当たりの外添剤被服量にもばらつきが生じる。すると、あるトナーには外添剤が安定して被覆されている一方、あるトナーには外添剤による被覆が少ないものが含まれることとなる。

このように、外添剤による被覆が少ないトナーが供給される場合、平滑度の低い紙種に対して画像形成が行われると、外添剤が少ないトナーが十分に転写されず、転写ムラが生じるおそれがある。そこで、例えば外添剤による被覆が少ないトナーが含まれる場合、多様種類の紙への転写性を維持することは困難であった。

また、画像形成動作が長期に行われると、外添剤の付着量の低下が発生する場合がある。具体的には、消費されるトナー量が少ない画像（画像比率の低い画像）を連続して出力し続けると、現像剤内でのトナーの入れ替わりが少ない。すると、結果として入れ替えが行われないトナーが現像器内に存在する時間が長くなるため、当該トナーは長期に渡って現像器内で循環される。そして、トナーの現像器内の滞在時間が長くなると、トナーは長期的に摺擦、撹拌を繰り返され、外添剤がトナー表面に埋め込まれる。すると、現像剤の流動性が低下するおそれがある。

このトナーの流動性の低下を抑制するため、特許文献１の技術がある。特許文献１では、形成される画像の画像比率を算出する手段を設け、算出された画像比率が所定値を下回っていることを検知したら、非画像領域に所定量現像することで強制的にトナーを消費する。そして、消費された分を新たに現像器内に補給することで、劣化したトナーを新しいトナーと入れ替える。このような制御を行うことで、画像比率の低い画像を連続して出力し続けた場合に、現像器内のトナーの入れ替えが行われなくなることで生じる転写ムラを防止する。

特開２０００−３１０９０９号公報

特許文献１の場合、画像形成装置の使用によるトナー劣化起因で転写不良が発生した場合には一定の効果が見込まれる。しかしながら、前述のように元々トナーの１個当たりの外添剤被服量にばらつきを持っている。このため、現像されたトナーには外添剤が少ないものが含まれてしまう。この場合、例えばエンボス紙など平滑度の低い紙を使用する場合において、トナー入れ替えを行っても、転写ムラが発生してしまう場合がある。

そこで本発明の目的は、ユーザーが使用する紙種によらず、記録材に対し安定したトナー転写性を維持することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、トナーと、キャリアとを含む現像剤を用い、前記像担持体と対向する現像位置に前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス印加部と、前記現像装置に現像剤されたトナー像が転写される記録材の種類を検知する記録材検知部と、前記現像装置の温度を検知する温度検知部と、前記記録材検知部の検知結果により、平滑性が低い記録材の場合には、平滑性が高い記録材の場合よりも、現像性を低下させた現像バイアスの交流成分が印加されるように前記バイアス印加部を制御し、かつ、前記温度検知部の検知結果が所定の閾値以上である場合、所定の閾値未満である場合よりも、現像性を低下させた現像バイアスの交流成分が印加されるように前記バイアス印加部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

ユーザーが使用する紙種によらず、記録材に対し安定したトナー転写性を維持すること。

第１実施形態における画像形成装置の一例の概略構成図。 第１実施形態における現像器及びトナー補給部を説明するための説明図。 第１実施形態における画像形成装置の動作工程を説明するための図。 トナーの外添剤被服率を説明するための説明図。 平滑性の異なる記録材の種類での二次転写性の違いを説明するための図。 第１実施形態における現像バイアスの説明図。 トナーの外添剤被服率を説明するための説明図。 第１実施形態のフローチャート。 第２実施形態のフローチャート。 第３実施形態におけるトナー入れ替え動作の説明図。 第３実施形態のフローチャート。 第１実施形態の画像形成装置の一例の概略構成図。 第１実施形態のフローチャート。 第４実施形態における現像バイアスの説明図。 第４実施形態のフローチャート。 第５実施形態における現像バイアスの説明図。 第５実施形態のフローチャート。 第６実施形態のフローチャート。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

〔第１実施形態〕
（画像形成装置の構成）
本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は第１実施形態における画像形成装置の一例の概略構成図である。

画像形成装置１００は、電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの４色に対応して設けられた４つの画像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）を有する。

本実施形態では、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）は、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置や、画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号を受信する。画像形成装置１００は、この画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成する。記録材としては、記録用紙、プラスチックフィルム、布等がある。

画像形成部１は、それぞれ像担持体としての感光体ドラム２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ）を有する。画像形成装置１００は、感光体ドラム２上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト１６へ一次転写し、続いて記録材担持体８により搬送される記録材Ｐ上に二次転写する構成である。以下、詳しく説明する。

感光体ドラム２は円筒型の感光体であり、図中矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム２の周囲には、帯電ローラ３（帯電部材）、現像器４（現像部）、一次転写ローラ５（一次転写部材）、二次転写ローラ１５（二次転写部材）、二次転写対向ローラ１０、のクリーニング装置６（クリーニング部材）が配置される。また、感光体ドラム２の図中上方にはレーザースキャナ７（露光部）が配置される。

また、画像形成部１の全ての感光体ドラム２と対向して、中間転写ベルト１６が配置される。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、張架ローラ１２により張架され、駆動ローラ９の駆動により図中矢印方向に周回移動する。

上述のように、感光体ドラム２上に形成されたトナー像は、まず中間転写ベルト１６へ一次転写され、続いて記録材担持体８により搬送される記録材Ｐ上に二次転写される。そして、中間転写ベルト１６から記録材Ｐへトナー像を二次転写した後、定着器１３によってトナー像が記録材Ｐへ熱定着される。

（画像形成動作）
上述の構成により、画像形成装置の動作について、４色フルカラーの画像形成時を例示して説明する。

まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光体ドラム２の表面が、帯電ローラ３によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３には、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。

次いで、感光体ドラム２は、レーザースキャナ７から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光体ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム２上の静電潜像は、現像器４内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像（トナー像）となる。本実施形態では、レーザー光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。

感光体ドラム２上のトナー像は、中間転写ベルト１６上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去される。この動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する画像形成部１で順次行い、中間転写ベルト１６上で４色のトナー像を重ね合わせる。

その後、トナー像の形成タイミングに合わせて、記録材収納カセットに収容された記録材Ｐが供給ローラ１４、記録材担持体８により搬送される。そして、二次転写ローラ１５に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像を、記録材担持体８上に担持されている記録材Ｐ上に一括で二次転写する。

次いで、記録材Ｐは記録材担持体８から分離され、定着器１３に搬送される。この定着器１３において、記録材Ｐが加熱、加圧される。これにより、記録材Ｐ上のトナーが溶融、混合されて、フルカラーの永久画像が記録材Ｐに定着することとなる。その後、記録材Ｐは装置外に排出される。

また、二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナー１８により除去される。これにより、一連の画像形成動作が終了する。尚、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

（現像器）
次に、図２を参照して現像器４について説明する。図２は第１実施形態における現像器及びトナー補給部を説明するための説明図である。本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器の構成は全てにおいて同一である。

現像器４は、非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを主成分として備える二成分現像剤が収納された現像容器４４を有する。

トナーは、結着樹脂、着色剤、そして必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末、酸化チタンといった外添剤が添加される。外添剤はトナーを覆うことによってトナーに流動性を持たせる。これにより、トナーの記録材に対する現像性、転写性が向上する。一般にトナーを覆う外添剤の量が多いほど、現像性、転写性は向上する。一方で、外添剤が過度に入っている場合には、キャリア汚染によるトナー帯電不良が発生するおそれがある。このため、外添剤の添加量は適宜調整する必要がある。

本実施形態におけるトナーを覆う外添剤の量は、トナー重量に対し２．５％である。トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上で８μｍ以下が好ましい。本実施の形態では６．２μｍである。

キャリアは、例えば、表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合金、又は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。また、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上である。本実施形態のキャリアの抵抗率は１０^８Ω・ｃｍのものを用いた。

本実施の形態では、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物と所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを使用した。体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７ｇ／ｃｍ^３、磁化量は５３Ａ・ｍ^２／ｋｇである。

現像容器４４内には、現像剤を撹拌し搬送する部材として、第一撹拌搬送スクリュー４１（第一撹拌部材）と第二撹拌搬送スクリュー４２（第二撹拌部材）が回転可能に配置される。また、現像容器４４内には感光体ドラム２と対向する現像位置において現像剤を担持搬送する現像スリーブ４３が回転可能に配置される。ここで、第一撹拌搬送スクリュー４１、第二撹拌搬送スクリュー４２、現像スリーブ４３は相互に平行に配設される。

現像容器４４の内部は、隔壁４４ｄによって現像室４４ａ（第１室）と撹拌室４４ｂ（第２室）に分割されている。現像室４４ａと撹拌室４４ｂは、現像容器４４の長手方向両端部において連通している。第一撹拌搬送スクリュー４１は現像室４４ａに設けられ、第二撹拌搬送スクリュー４２は撹拌室４４ｂに設けられる。

現像スリーブ４３の内部には、磁界発生部としてのマグネットロール（図示せず）が固定配置される。マグネットロールは周方向に複数の磁極を有し、現像容器４４内の現像剤を磁気力により引きつけて現像スリーブ４３上に担持させると共に、感光体ドラム２と対向する現像部では現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）を形成する。

第一撹拌搬送スクリュー４１、第二撹拌搬送スクリュー４２、現像スリーブ４３は、現像側駆動モータ５１によって回転駆動される。第一撹拌搬送スクリュー４１及び第二撹拌搬送スクリュー４２は、現像側駆動モータ５１によってギヤ列５４を介して駆動が伝達され、同じ回転方向に回転される。

この回転により、撹拌室４４ｂ内の現像剤は、第二撹拌搬送スクリュー４２によって撹拌されながら搬送される。そして、連通部となる連通孔４４ｆを介して現像室４４ａ内へと移動する。次に、現像室４４ａ内に至った現像剤は、第一撹拌搬送スクリュー４１によって撹拌されながら移動する。そして、連通部となる連通孔４４ｇを介して撹拌室４４ｂ内に移動する。このように、現像剤は現像容器４４内を循環する。そして、現像剤には、この撹拌搬送の過程で電荷が付与される。

現像スリーブ４３は、その回転により、規制ブレード（不図示）によって表面に層状に塗布された現像剤を感光体ドラム２に対向する現像部に搬送する。現像部にて、現像スリーブ４３上の現像剤は、マグネットロールの磁気力により穂立ちする。穂立ちした現像剤は、感光体ドラム２の表面に接触又は近接する。

一方、感光体ドラム２上の静電潜像が現像部に達するときに、現像バイアス印加電源Ｓ１により現像バイアスが現像スリーブ４３に印加される。本実施形態において、画像形成時における現像スリーブ４３に対する現像バイアス電圧は、直流電圧成分（Ｖｄｃ）と交流電圧成分（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。

これらの構成により、現像バイアス印加電源Ｓ１（現像バイアス印加部）によって印加可能な現像バイアスによって、現像剤中のトナーが感光体ドラム２の表面の静電潜像に対して転移する。

（トナー補給構成）
本実施形態でのトナー劣化抑制作用としてのトナー補給動作について、次に説明する。図２に示すように、撹拌室４４ｂ内において、現像剤搬送方向上流端部側の上部に設けられたトナー補給口４４ｃから行われる。

上述のような現像動作によって二成分現像剤中のトナーが消費されると、現像容器４４内の現像剤のトナー濃度が徐々に減少する。このトナー濃度を保つため、トナー補給部４９（トナー入替部）によって現像容器４４にトナーを補給する。トナー補給部４９は、補給するトナーを収納するトナー容器４６を有する。トナーを消費する際、トナー補給部４９によるトナー容器４６へのトナー補給によって現像器４内のトナーの入替えを行う。

トナー容器４６に収容されたトナーは、トナー排出口４８から供給される。トナー排出口４８は、現像容器４４のトナー補給口４４ｃに連結される。また、トナー容器４６には、トナー排出口４８に向けてトナーを搬送するため、トナー補給スクリュー４７（トナー補給部材）が設けられる。トナー補給スクリュー４７は補給側駆動モータ５３によって回転駆動される。

図２に示すように、現像側駆動モータ５１、補給側駆動モータ５３の回転は、画像形成装置本体が備えるエンジン制御部６０のＣＰＵ６１（制御部）によって制御される。ＣＰＵ６１は、補給側駆動モータ５３の回転時間を制御することによって、現像容器４４に対するトナーの補給量を調整する。

補給側駆動モータ５３の回転時間と、現像容器４４に補給されるトナーの量との対応関係は、予め実験によって測定されている。そして、その結果は、例えばテーブルデータとして、ＣＰＵ６１内、またはＣＰＵ６１に接続されたＲＯＭ６２に格納される。

記憶装置２３は、現像器４内に設置される。本実施形態では、記憶装置２３として読み書き可能なＲＰ−ＲＯＭを使用した。記憶装置２３は、現像器４を画像形成装置本体にセットすることによってＣＰＵ６１と電気的に接続され、現像器４の画像形成処理情報をプリンタ側から読み書きできるものである。また、画像形成装置１００にはユーザーが操作を行う操作盤６５が配設され、操作盤６５上では後述の「普通紙モード」や「再生紙モード」が選択可能である。ユーザーによっていずれかのモードが選択された場合、選択信号は記録材検知部６６によって検知され、ＣＰＵ６１に伝達される。

（画像形成装置の動作工程）
ここで、図３を用いて、上記の画像形成装置の動作工程を説明する。図３は第１実施形態における画像形成装置の動作工程を説明するための図である。

（ａ）前多回転工程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）を行う。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。

（ｂ）前回転工程
プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する。より実際的には、１．画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、２．フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、３．前回転工程開始、という順序で行う。なお、前記１．の前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、次の（ｃ）スタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。

（ｃ）スタンバイ
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。

（ｄ）プリントジョブ実行
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。

連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。

（ｅ）紙間工程
連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着器１３においては非通紙状態期間である。

（ｆ）後回転工程
１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、メインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。記録材Ｐ出力後以外も、連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後も同様の駆動をする。

（ｇ）スタンバイ
所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。

上記において、（ｄ）のプリントジョブ実行時が画像形成時であり、（ａ）の前多回転工程時、（ｂ）の前回転工程時、（ｅ）の紙間工程時、（ｆ）の後回転工程時が非画像形成時である。

非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。

本実施形態の画像形成速度（感光体ドラム２及び記録材Ｐの搬送速度、以下、プロセススピードと呼ぶ）は３００ｍｍ／ｓｅｃであり、現像スリーブ４３の回転速度は４００ｍｍ／ｓｅｃである。

本実施形態における画像形成装置は、ＣＣＤ等で読み取った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数からトナー消費量を予測できる方式（ビデオカウント方式）を採用している。つまり、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿の１枚当たりのビデオカウント数ＴＶが求まる。例えばＡ４サイズ、１枚最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０６である。このビデオカウント数とコピー枚数の積算から、平均画像比率が算出される。

（外添剤被覆率）
ここでトナーの外添剤被覆率について説明する。一般的に、トナーは個々で粒径、形状が異なるため、トナーに被覆している外添剤量にばらつきを持っている。

図４はトナーの外添剤被服率を説明するための説明図である。図４でトナーの１個当たりの外添剤被覆率の分布を示す。

図４のように、トナーに被覆している外添剤量や外添剤被覆率にはばらつきがあり、これによってトナー個々の転写性が異なってしまうことが知られている。

更に、記録材の平滑性が異なる場合におけるトナーの二次転写性について図４を用いて説明する。

図５は平滑性の異なる記録材の種類での二次転写性の違いを説明するための図である。図５では、本実施形態での像担持体の画像部／非画像部の電位と、現像剤担持体に印加するバイアスとの関係を示す。

中間転写ベルト１６上のトナーを記録材へ転写する際に、二次転写ローラ１５に電圧を印加し、電界を形成することによって記録材へ転写する。この際、平滑性が高い記録材は転写性が高いため、図５（ａ）に示すようにトナーが均一に転写されやすい。一方、平滑性が低い記録材においては転写性が低いため、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１６と記録材表面の間に微小な隙間が発生する。このため、トナーを均一に転写させることが困難となる。特に前述のように、外添剤被覆率が低いトナーの場合、平滑性が低い記録材を用いた場合の転写効率低下が顕著となる。

画像形成装置１００には、普通紙を用いて画像形成を行う「普通紙モード」と、平滑性の低い記録材Ｐを用いて画像形成を行う「再生紙モード」を有する。そして、画像形成装置１００の操作盤６５上でユーザーがそれぞれのモードを選択することを可能とする。操作盤６５上でいずれかのモードを選ぶと、モードの選択信号が記録材検知部６６にて検知され、選択信号がＣＰＵ６１に伝達される。

本実施形態においては、「普通紙モード」が選択された場合と「再生紙モード」とで異なる波形の矩形波の現像バイアスを印加する。図６は第１実施形態における現像バイアスの説明図である。

本実施形態では、「普通紙モード」が選択された場合、現像バイアス電圧を−３５０Ｖの直流電圧と、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）１．６ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧とする。一方、「再生紙モード」が選択された場合は、現像バイアス電圧のピーク間電圧を１．２ｋＶとすることとした。

図７を用いて、本実施形態における、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを変更したときの、感光体ドラム２上に現像されたトナーの１個当たりの外添剤被覆量の分布について説明する。図７はトナーの外添剤被服率を説明するための説明図である。

図７（ａ）に示すように、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６ｋＶの場合、トナーの１個当たりの外添剤被覆率が約５０％となっている。一方、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．２ｋＶの場合、図７（ｂ）に示すように、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．２ｋＶの場合、トナーの１個当たりの外添剤被覆率が約６０％となっている。

これは図７（ａ）の場合に対しピーク間電圧Ｖｐｐが低いため、現像性が低下することでより流動性の高いトナー、つまり外添剤が多く被覆しているトナーが選択的に現像されていることが分かる。つまり、ピーク間電圧Ｖｐｐが低い状態で現像されたトナーは外添剤被覆率が高いため、二次転写性が向上する。この結果、転写抜けが発生しづらくなる。

（制御の流れ）
ここで図８のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図８は第１実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。ここで、ＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐが決定される（Ｓ２）。

本実施形態においては、「普通紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶを印加する。一方、「再生紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．２ｋＶを印加する。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、画像形成終了となる。

以上のように、選択された紙種に応じて、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを変更する。具体的には、転写性が高い記録材に転写する「普通紙モード」においては現像バイアスのピーク間電圧の電圧を高くする。転写性が低い記録材に転写する「再生紙モード」においては現像バイアスのピーク間電圧の電圧を低くする。現像バイアスのピーク間電圧の電圧を低くすると、この状態で現像されたトナーは外添剤被覆率が高くなり二次転写性が向上する。この結果、転写抜けが発生しづらくなる。

このように、選択された紙種に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

（温度による現像バイアスの変更）
近年の電子写真装置の小型化に伴い、定着器や電気回路基板などの発熱によって、画像形成装置本体内の機内温度が上昇する。一般にトナーの軟化点は６０〜８０℃程度であり、本体内の昇温に伴い現像器内のトナーが軟化するおそれがある。このため高温環境下等では、特に転写ムラが発生しやすくなる。

そこで本実施形態では、次のように構成する。図１２は本実施形態の画像形成装置の一例の概略構成図である。

本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれの現像器４近傍に現像器温度センサ２０（現像器温度検知部）を備えている。そして現像器温度センサ２０の検知結果に応じて、「普通紙モード」と「再生紙モード」それぞれにおいて、現像器４の温度に応じて、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを異ならせることとした。

（制御の流れ）
ここで図１３のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図１３は本実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。ここで、「普通紙モード」か「再生紙モード」かを判断する。

次に現像器温度センサ２０によって現像器温度Ｔ＿ｉｎを検出し、現像器温度情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ２）。そしてＣＰＵ６１に取り込まれた紙種情報と現像器温度情報をもとに、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐが決定される（Ｓ３）。

具体的には、「普通紙モード」が選択された場合で、所定の閾値未満（本実施形態の閾値は５０℃）である場合、即ちＴ＿ｉｎ＜５０℃である場合は、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶとする。一方、所定の閾値以上である場合、即ちＴ＿ｉｎ≧５０℃である場合は、Ｖｐｐ＝１．４ｋＶとする。

「再生紙モード」が選択された場合、Ｔ＿ｉｎ＜５０℃である場合は、Ｖｐｐ＝１．２ｋＶとし、Ｔ＿ｉｎ≧５０℃である場合は、Ｖｐｐ＝１．０ｋＶとする。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ４）、画像形成終了となる（Ｓ５）。

以上のように、選択された紙種及び現像機の温度に応じて、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを変更することとした。その結果、選択された紙種、温度に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

尚、本実施形態においては、現像器温度Ｔ＿ｉｎの所定の閾値を５０℃としたが、これに限るものではない。所定の閾値は、画像形成装置の動作する周辺環境によって、適宜変更することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述の実施形態のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。

第１実施形態では、「再生紙モード」が選択された場合、ピーク間電圧Ｖｐｐを下げるため、現像性が低下してしまう。

そこで本実施形態では、「普通紙モード」が選択された場合、現像バイアス電圧を−３５０Ｖの直流電圧と、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧とする。更に本実施形態では、現像スリーブ４３の周速を４００ｍｍ／ｓｅｃとする。

一方、「再生紙モード」が選択された場合は、現像バイアス電圧のピーク間電圧を１．２ｋＶとする。そして、現像スリーブ４３の周速を５００ｍｍ／ｓｅｃとする。

本実施形態のように、「再生紙モード」を選択したときの方が「普通紙モード」を選択したときよりも、現像スリーブ４３の周速を高めるように制御すると、現像ニップ部に常に新鮮なトナーを供給することが可能となる。すると、たとえ「再生紙モード」を選択したときにピーク間電圧を低下させることにより現像性が低下することになったとしても、濃度不足の発生を抑制することができる。

（制御の流れ）
ここで図９のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図９は第２実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。そしてＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ及び現像スリーブの周速が決定される（Ｓ２）。

「普通紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、スリーブ周速４００ｍｍ／ｓｅｃとする。「再生紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ、スリーブ周速５００ｍｍ／ｓｅｃとする。

画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、画像形成が継続していないなら、画像形成終了となる（Ｓ４）。

以上のように、本実施形態では、選択された紙種に応じて、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ及び現像スリーブ周速を変更することとする。選択された紙種に応じて、まず、現像バイアスのピーク間電圧にて、現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御する。且つ、現像スリーブの周速を適切に制御することで、ピーク間電圧が低下することによる現像性の低下に伴う濃度不足を抑制することができる。この結果、安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

〔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。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述の実施形態と同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。

前述の実施形態において、「再生紙モード」で画像形成を連続して行った場合、外添剤被覆率の高いトナーが選択的に現像される。このため、現像容器４４内に外添剤被覆率の低いトナーが徐々に蓄積されることになる。その結果、前述の実施形態のように、現像バイアスのピーク間電圧を低くしても、外添剤被覆率の高いトナーが現像されないおそれがあった。

そこで本実施形態では、「再生紙モード」で画像形成を行った場合、図１０における画像形成終了後の後回転前に現像容器内のトナー入れ替え動作を実行することとした。図１０は第３実施形態におけるトナー入れ替え動作の説明図である。

本実施形態におけるトナー入れ替え動作とは、画像形成終了後にレーザー光照射量を最大発光量ＦＦＨとして感光体ドラム２の軸方向全域に静電潜像を形成し、これを現像するようにしている。このときのトナー消費量は５００ｍｇである。そして同時に５００ｍｇのトナーが現像容器内に補給される。

（制御の流れ）
ここで図１１のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図１１は第３実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。そしてＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐが決定される（Ｓ２）。

「普通紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶとし、「再生紙モード」が選択された場合は、Ｖｐｐ＝１．２ｋＶとする。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、「再生紙モード」で画像形成動作が終了したと判断された場合、トナー入れ替え動作を実行する（Ｓ４）。そしてトナー入れ替え動作終了後、画像形成終了となる。

以上のように、選択された紙種に応じて、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを変更し、且つピーク間電圧Ｖｐｐを下げて画像形成を実行した場合は、画像形成終了後にトナー入れ替え動作を実行する。このため、選択された紙種に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、長期にわたって安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

尚、本実施形態においては、「再生紙モード」の実行の後に必ずトナー入れ替え動作を実行することになっているが、これに限るものではない。即ち、「再生紙モード」の実行回数をカウント可能なカウント部を制御部に有し、カウント部により計測された「再生紙モード」の実行回数が所定回数に達した場合に、トナー入れ替え動作を行うこととしてもよい。

〔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。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述の実施形態と同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。

図１４は第４実施形態における現像バイアスの説明図である。本実施形態では、図１４に示すように、２種類の現像バイアスを印加する。一つは、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この振動電圧は振動部と休止部とを有する。これを「ブランクパルスバイアス」（第一現像バイアス）と呼ぶ。もう一つは、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）１．６ｋＶ、休止部を有さない振動電圧である。これを「矩形バイアス」（第二現像バイアス）と呼ぶ。

図１４のような「ブランクパルスバイアス」を用いた場合、矩形波に休止部を有しＤＣ成分の現像時間を長くすることで現像性を低下させる。そして、外添剤被覆率が高いトナーを選択的に現像させる。

そして、前述の実施形態と同様に、「普通紙モード」が選択された場合には、「矩形バイアス」を印加して画像形成が実行される。一方、「再生紙モード」が選択された場合には、「ブランクパルスバイアス」を印加して画像形成が実行される。

（制御の流れ）
ここで図１５のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図１５は第４実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。ここで、「普通紙モード」か「再生紙モード」かを判断する。

次に、ＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスが決定される（Ｓ２）。「普通紙モード」が選択された場合は、「矩形バイアス」を印加する。一方、「再生紙モード」が選択された場合は、「ブランクパルスバイアス」を印加する。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、画像形成終了となる（Ｓ４）。

以上のように、本実施形態においては、選択された紙種に応じて、「矩形バイアス」又は「ブランクパルスバイアス」のいずれかを印加する。その結果、選択された紙種に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述の実施形態と同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。

図１６は第５実施形態における現像バイアスの説明図である。本実施形態では、図１６に示すように、２種類の現像バイアスを印加する。一つは、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。これを「矩形バイアス」と呼ぶ。もう一つは、周波数＝１０．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、の振動電圧である。これを「デューティーバイアス」と呼ぶ。

図１６のような「デューティーバイアス」を用いた場合、トナーを感光体ドラム２上に飛翔させる電界を調整することで、現像性を制御することが可能となる。ここで、トナーを感光体ドラム２上に飛翔させる電界を弱くすると、外添剤被覆率が高いトナーを選択的に現像させることができる。本実施形態におけるデューティーバイアスは、時間軸Ｔ１：Ｔ２＝３：７とし、電圧軸Ｖ１：Ｖ２＝７：３とする。これをデューティー比という。本実施形態においては、紙種に応じてデューティー比を変更する。

（制御の流れ）
ここで図１７のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図１７は第５実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。ここで、「普通紙モード」か「再生紙モード」かを判断する。

次に、ＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスが決定される（Ｓ２）。「普通紙モード」が選択された場合は、「矩形バイアス」を印加する。一方、「再生紙モード」が選択された場合は、「デューティーバイアス」を印加する。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、画像形成終了となる（Ｓ４）。

以上のように、本実施形態におけるバイアス印加部は、現像剤担持体から感光体ドラム２に向けてトナーを飛翔させる電界と、感光体ドラム２から現像剤担持体に向けてトナーを回収する電界とを交互に印加可能である。そして、選択された紙種に応じて、現像バイアスのデューティー比を変更する。具体的には、制御部が、平滑性が低い記録材の場合に、平滑性が高い記録材の場合よりも、飛翔させる電界を弱くする制御をする。この結果、選択された紙種に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、常に安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述の実施形態と同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。

本実施形態においては、第４実施形態における「ブランクパルスバイアス」を用いる。前述のように、「ブランクパルスバイアス」を用いた場合、矩形波に休止部を有するため、ＤＣ成分の現像時間を長くすることで現像性を低下させる。そして、外添剤被覆率が高いトナーを選択的に現像させる。

ここで、本実施形態においては、選択された紙種に応じて、「ブランクパルスバイアス」のブランク長さを変更する。つまり、「普通紙モード」が選択された場合には、比較的短い休止部の「ブランクパルスバイアス」を用い画像形成が実行される。一方、「再生紙モード」が選択された場合には、比較的長い休止部の「ブランクパルスバイアス」を印加して画像形成が実行される。

（制御の流れ）
ここで図１８のフローチャートを参照して、本実施形態における制御の流れを以下に詳細に説明する。図１８は第６実施形態のフローチャートである。

画像形成がスタートすると、まず初めに「普通紙モード」か「再生紙モード」かのいずれかの情報がＣＰＵ６１に取り込まれる（Ｓ１）。ここで、「普通紙モード」か「再生紙モード」かを判断する。

次に、ＣＰＵに取り込まれた紙種情報をもとに現像バイアスが決定される（Ｓ２）。「普通紙モード」が選択された場合は、長い休止部の「ブランクパルスバイアス」を印加する。一方、「再生紙モード」が選択された場合は、短い休止部の「ブランクパルスバイアス」を印加する。そして、画像形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、画像形成終了となる（Ｓ４）。

以上のように、本実施形態においては、選択された紙種に応じて、現像バイアスの休止部（ブランク長さ）を変更する。その結果、選択された紙種に応じて現像されるトナーの外添剤被覆状態を制御することができ、安定したトナー転写性を維持することが可能となる。

〔他の実施形態〕
前述の実施形態は必ずしも単独で行う必要はなく、可能な範囲で複数の実施形態を組み合わせて実施することが可能である。

Ｐ…記録材
Ｓ１…現像バイアス印加電源
２…感光体ドラム
３…帯電ローラ
４…現像器
７…レーザースキャナ
１０…二次転写対向ローラ
１５…二次転写ローラ
４３…現像スリーブ
６１…ＣＰＵ
６６…記録材検知部
１００…画像形成装置

Claims (7)

1. 像担持体と、
   トナーと、キャリアとを含む現像剤を用い、前記像担持体と対向する現像位置に前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、
   前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス印加部と、
   前記現像装置に現像剤されたトナー像が転写される記録材の種類を検知する記録材検知部と、
   前記現像装置の温度を検知する温度検知部と、
   前記記録材検知部の検知結果により、平滑性が低い記録材の場合には、平滑性が高い記録材の場合よりも、現像性を低下させた現像バイアスの交流成分が印加されるように前記バイアス印加部を制御し、かつ、前記温度検知部の検知結果が所定の閾値以上である場合、所定の閾値未満である場合よりも、現像性を低下させた現像バイアスの交流成分が印加されるように前記バイアス印加部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス印加部は、前記現像剤担持体に振動電圧を印加可能であって、
   前記制御部は、平滑性が低い記録材の場合には、平滑性が高い記録材の場合よりも、前記バイアス印加部によって印加される振動電圧の交流電圧成分のピーク間電圧を小さく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. 前記バイアス印加部は、振動部と休止部とを備える波形の第一現像バイアスと、振動部のみを有する波形の第二現像バイアスと、をそれぞれ印加可能であり、
   前記制御部は、平滑性が低い記録材の場合には、第一現像バイアスを印加し、平滑性が高い記録材の場合には、第二現像バイアスを印加するように現像バイアス印加部により印加する前記現像バイアスの波形の休止部の時間を長くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記バイアス印加部は、振動部と休止部とを備える波形の現像バイアスを印加可能であり、
   前記制御部は、平滑性が低い記録材の場合の方が平滑性が高い記録材の場合よりも、前記現像バイアスの波形の休止部の時間を長くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記バイアス印加部は、前記現像剤担持体から前記像担持体に向けてトナーを飛翔させる電界と、前記像担持体から前記現像剤担持体に向けてトナーを回収する電界とを交互に印加可能であって、前記制御部は、平滑性が低い記録材の場合には、平滑性が高い記録材の場合よりも、前記飛翔させる電界を弱くすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記記録材検知部によって記録材の種類を検知し、平滑性が低い記録材の場合には、平滑性が高い記録材の場合よりも、前記現像剤担持体の回転速度を高くすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 現像器のトナーの入替えを行うトナー入替部を有し、
   前記制御部は、前記記録材検知部によって記録材の種類を検知し、平滑性が低い記録材に画像形成される場合には、画像形成終了に伴って前記トナー入替部による前記現像器のトナー入替を実行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。

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