JPH06186856A

JPH06186856A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06186856A
Application number: JP4340601A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Kayano; 鎮雄萱野; Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Kunihisa Yoshino; 邦久吉野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】画像形成装置の画像形成過程で常に適正なト
ナーの電荷量制御を行う事により高画質な画像を得るこ
とのできる現像方法とする。【構成】トナーとキャリアからなる二成分現像剤を撹
拌手段によって撹拌したのち像担持体上の静電潜像に付
与してトナー画像を形成する現像方法で前記のトナーの
電荷量を基準トナー像の表面電位から算出し、複数の基
準値と比較する工程と、前記比較の結果、前記二成分現
像剤の撹拌時間あるいは撹拌速度を制御を制御及び、前
記トナーの強制的消費を行わせる工程とを有する画像形
成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機等のトナーとキ
ャリアから成る二成分現像剤を用いて静電潜像を顕像化
する現像方法を採用する画像記録方法に係り、特に適正
な画像濃度を得るべくトナー電荷量を制御する画像記録
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリアからなる二成分現像剤
を用いて像担持体上の静電潜像を顕像化する現像装置に
おいて、二成分現像剤中のトナーとキャリアとの重量混
合比率（以下これをトナー濃度Ｔ_Cという）は現像性に
大きく影響する。例えば、二成分現像剤のトナー濃度が
適正値よりも低い場合、現像画像の濃度は低くなってし
まう。また、逆にトナー濃度が高くなりすぎた場合に
は、それによる現像画像の濃度は高くなりすぎると共
に、いわゆるカブリが増す不都合を生じてしまう。その
ために像担持体から転写した転写材における記録画像は
不適当なものとなってしまう欠点がある。

【０００３】従って、好ましい濃度の画像を常に得るた
めには、二成分現像剤のトナー濃度を適正レベルにし、
かつその適正レベルを現像時に常に一定に維持する必要
がある。そこで、従来トナー補給量を制御することによ
って、二成分現像剤のトナー濃度を一定に維持するよう
にした二成分現像剤の濃度制御方式が提案されていた。
この濃度制御方式は、二成分現像剤の透磁率変化や体積
変化、現像後における画像濃度の変化、相互に色の異な
るトナーとキャリアとによる二成分現像剤の色変化等の
変化事象を検知することによりトナー濃度を検知し、検
知したトナー濃度に基づいてトナー補給量を制御するこ
とによりトナー濃度が適正になるよう維持していた。

【０００４】しかし、上記のような変化事象を検知する
方式では、誤検知あるいは感光体表面の経時的劣化に対
する補償の困難性等の理由によって、長期にわたっての
安定動作は困難であった。

【０００５】この解決法として、特開昭57-136669号
「二成分現像剤濃度制御装置」が紹介されている。この
「二成分現像剤濃度制御装置」は、記録装置における現
像効果を安定して長時間適切に維持することを可能とす
べく、現像器内の二成分現像剤の体積を検知すべき検知
レベルを複数備えると共に、別途、現像性能を検知する
ために感光表面に形成された基準画像の現像画像、ある
いはその記録画像の濃度を光学的に検知して、これに応
じて先の複数の検知レベルを中央演算処理装置によって
切り換えて設定することにより、キャリア補給を極力避
けて現像性能をできるだけ一定にするために二成分現像
剤のトナー濃度を制御するように構成したものである。
一応これによって前記の目的は達成された。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像記録対象
の原稿内容は、画像濃度や画像密度などの違いにより黒
化率にバラツキがある場合が多く、線画、文字画や低濃
度原稿など黒化率の低い原稿内容を連続して画像形成す
べく現像動作を実行していったような場合、トナー濃度
が一定であるにも拘らずトナー濃度に対応した所定の画
像濃度が得られず、トナー濃度と画像濃度との対応関係
が崩れるという現象を生じた。この現象は、各種の色の
二成分現像剤を用いてカラー画像を再現可能とするカラ
ー静電記録装置の場合に発生し易いことも分かった。

【０００７】そこで、このような現象が発生する原因を
考察したところ、次のような知見を見い出した。

【０００８】すなわち、上記２つの例に共通する事象を
分析した結果、静電記録装置における画像形成プロセス
中の現像時間内では、現像器内の現像スリーブと撹拌手
段とを連続して回転駆動しており、この撹拌時間、換言
すればトナーホッパー内での二成分現像剤の滞留時間が
共通に関係していることに気づいた。すなわち、前者の
例では、低濃度原稿であるため単位時間当りのトナー消
費量が通常より少なく、その分、トナー滞留時間が長く
なる。また、後者の例では、各色の二成分現像剤のトナ
ー消費量に差が生じ、トナーの滞留時間も色ごとに異な
ってくる。

【０００９】上記例の現象は、トナー濃度が一定でも起
こることから考えて、キャリアの周りにトナー成分が付
着してトナー電荷量が減少した状態、いわゆるスペント
トナーに起因するものでないものと推測できるが、トナ
ー滞留時間に関係があるということから、すなわち、ト
ナー滞留時間が長くなればトナーとキャリアとの摩擦機
会が増加することにより、トナー電荷量が増え続けるこ
とが予想され、増加して所定範囲外になったトナー電荷
量が画像濃度に影響を及ぼしているものと考えられる。
そこで、トナー電荷量を画像濃度との関係について考察
してみた。

【００１０】図９は、二成分現像剤中のトナー濃度が一
定の場合におけるトナーの電荷量Ｑ/ｍ（μＣ/ｇ）の変
化に対する画像濃度ＣＤの変化を示す図である。

【００１１】図９において、画像濃度ＣＤはトナー電荷
量Ｑ/ｍの上昇に応じて低下することを示している。具
体的には、トナー電荷量Ｑ/ｍが−19.5（μＣ/ｇ）位の
とき、画像濃度のＣＤが約1.28であることを示し、トナ
ー電荷量Ｑ/ｍが−22.0（μＣ/ｇ）のときは画像濃度Ｃ
Ｄは1.2、トナー電荷量Ｑ/ｍが−31.0（μＣ/ｇ）のと
きは画像濃度ＣＤは約0.8であることを示している。

【００１２】このような画像濃度ＣＤとトナー電荷量Ｑ
/ｍとの関係は、永久磁石を内包した現像スリーブに磁
気的に担持した二成分現像剤中のトナーが、静電潜像を
現像するの現像領域で受ける力（以下、現像力という）
から説明できる。

【００１３】すなわち、現像力をＦ_tとすると、現像力
Ｆ_tは、大略、〔数式１〕Ｆ_t＝ｑ_t・Ｅ−ｋ（ｑ_t・ｑ_c/ｒ²）- ｑ_t（Ｖ_B/Ｒ）｛ただし、ｑ_tはトナー電荷量、Ｅは静電潜像による電
界（以下、潜像電界という）、ｑ_cはキャリア電荷量、
ｒはトナーとキャリアとの距離、Ｖ_Bは現像スリーブに
印加される電圧（以下、現像バイアスという）、Ｒは感
光体ドラム表面と現像スリーブ表面との距離である｝で
示されるものと考えられる。

【００１４】数式１の、現像力Ｆ_tは、潜像電界Ｅに起
因する力から、トナーとキャリアとの付着力（これをク
ーロン力という）と、トナーに働く現像バイアス力とを
減じたものであることを示している。ここで、注目すべ
きことは、現像力Ｆ_tを決定する力は、トナー電荷量ｑ_t
（Ｑ/ｍ）と比例関係にあるが、現像力Ｆ_tを減ずる力で
あるクーロン力は、トナー電荷量ｑ_t（Ｑ/ｍ）の増大に
ともないキャリア電荷量ｑ_cも増大するので、他の力に
比べてより大きく増大する傾向にある。従って、トナー
電荷量ｑ_t（Ｑ/ｍ）の上昇は、現像力Ｆ_tの低下となっ
て現れ、トナー電荷量ｑ_t（Ｑ/ｍ）の低下は現像力Ｆ_t
の上昇となって現れるという点である。

【００１５】図10は、現像装置内に装填した二成分現像
剤中のトナー濃度（wt％：重量混合比率）に対する画像
濃度ＣＤの変化を示すグラフである。

【００１６】ここで、二成分現像剤は、平均粒径20〜10
0μmの絶縁性磁性キャリア（樹脂コーティング、磁性粒
子樹脂分散タイプ）と、平均粒径５〜15μmのトナーか
ら構成されるものである。

【００１７】図10において、実線Ａは、現像バイアスＶ
_Bが200Ｖの場合を示したものであり、トナー濃度１wt％
付近で画像濃度ＣＤが約0.4を示し、トナー濃度５wt％
において、画像濃度ＣＤは約1.0を示しておりトナー濃
度５wt％を越えると、画像濃度ＣＤは約1.2付近で飽和
することを示している。この実線Ａの軌跡上では、画像
濃度ＣＤは約0.4〜約1.2でコントラストも十分広くと
れ、潜像担持体である感光ドラムとトナーとの付着力も
良好であり、像形成プロセス中における画像ズレも少な
くなるので、通常は実線Ａの軌跡上で画像濃度ＣＤを制
御することが望まれる。

【００１８】一点鎖線Ｂは、前述の２つの例のように、
二成分現像剤を撹拌する時間が長くなり、トナー電荷量
ｑ_t（Ｑ/ｍ）が実線Ａに比べて大きくなりすぎた場合の
トナー濃度Ｔ_C（wt％）と画像濃度ＣＤとの関係を示し
ている。なお、ここで現像バイアスＶ_Bなどの他の条件
などは、実線Ａと全て同じである。この場合、数式１か
ら明らかなように、クーロン力は他の静電力に比して増
大するので、トナーを感光体ドラムに吸引する力が相対
的に低下して画像濃度が低下することを示している。具
体的には一点鎖線Ｂはトナー濃度５wt％から画像濃度0.
5付近で飽和することを示している。従って、軌跡Ｂ上
における原稿画像に応じた充分な画像濃度ＣＤを得るこ
とができず、更に充分なコントラストも得られないとい
う問題点がある。

【００１９】なお点線Ｃは、例えば相対湿度が高くなっ
た等の環境変動により、トナー電荷量ｑ_t（Ｑ/ｍ）が実
線Ａに比べて小さくなった場合のトナー濃度Ｔ_C（wt
％）と画像濃度ＣＤとの関係を示している。この場合、
トナーとキャリア間の付着力（クーロン力）が不十分と
なり、画像濃度ＣＤは実線Ａに比して上昇することを示
している。具体的には、画像濃度ＣＤは、トナー濃度１
wt％付近で0.7付近に達し、トナー濃度（wt％）が上昇
するにつれて約1.4付近に飽和することを示している。
従って、点線Ｃ上における現像は、コントラスト幅は充
分な幅をもつことになるが、トナーが多量に飛散した状
態となって潜像に多くのトナーが付着し過ぎてしまい、
原稿画像を忠実に再現するという点において実用に耐え
ないという問題がある。更に、感光体ドラムとトナーと
の付着力も充分でないので、画像ズレも生じやすくなる
という問題点もある。

【００２０】本発明はこのような問題点を解決して適正
なトナーの消費が行われ、常に高画質が得られるように
現像剤中のトナーの電荷量を所定範囲内に制御する工程
を有する現像方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この目的は、下記のａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの何れかの手段によって達成され
る。

【００２２】（ａ）トナーとキャリアから成る二成分現
像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を現像して可視像
を得る画像形成方法において、前記像担持体上に現像さ
れたトナーの電荷量を測定する工程と、前記トナー電荷
量を少くとも１つの基準値と比較する工程と、前記比較
の結果、前記トナーの電荷量が前記基準値よりも大きい
場合、前記二成分現像剤のトナー電荷量を減少させる、
あるいは増加を抑制する工程とを有することを特徴とす
る画像形成方法。

【００２３】（ｂ）ａ項において、前記トナーの電荷量
が前記像担持体上に現像されたトナー像の表面電位の測
定から得られることを特徴とする画像形成方法。

【００２４】（ｃ）ａ項またはｂ項において、前記トナ
ー電荷量の減少、あるいは増加の抑制が前記二成分現像
剤の撹拌制御で行われることを特徴とする画像形成方
法。

【００２５】（ｄ）ａ項またはｂ項において、前記トナ
ー電荷量の減少、あるいは増加の抑制が前記二成分現像
剤のトナーの強制消費を経て行われることを特徴とする
画像形成方法。

【００２６】（ｅ）ａ項またはｂ項において、前記トナ
ー電荷量の減少、あるいは増加の抑制の前記二成分現像
剤を帯電部材と摩擦帯電させることにより行われること
を特徴とする画像形成方法。

【００２７】（ｆ）ｅ項において上記帯電部材が外添粒
子であることを特徴とする画像形成方法。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図８の添付
図面に基いて説明する。

【００２９】図１は、本発明の実施例による静電記録方
法を適用した画像記録装置のブロック図であり、本画像
記録装置は、感光体ドラム１、現像器20、現像バイアス
回路31、ホッパー駆動回路32、トナー濃度検出手段Ｔ
Ｓ、高圧電源回路40、転写器41、帯電器42、ＣＰＵ50、
読取光学系61、走査光学系62、読取及び走査光学系駆動
63、及び感光体ドラム１の周面所定の位置に設けられる
第１表面電位センサ70と第２表面電位センサ71とを有し
ている。そして図示しないコピーボタンを押圧すると、
ＣＰＵ50からのタイミング信号に基いて読取り及び走査
系駆動回路63が駆動され読取光学系61により原稿情報が
読込まれこの情報をもとに走査光学系62から原稿画像の
画像濃度に対応する画像信号で光源を発光して感光体ド
ラム１に光照射し、感光体ドラム１の感光表面に静電潜
像を形成し、当該表面に形成された静電潜像を現像器20
で現像してトナー像として顕像化し、レジスト信号に基
いて転写器41を放電駆動することにより、当該トナー像
を転写紙に転写する。この後、当該転写紙を定着して保
存可能な再生画像とする。

【００３０】感光体ドラム１は、例えば直径80mmのアル
ミニウム製のドラム状導電性支持体を用い、該支持体上
にエチレン酢酸ビニル共重合体からなる厚さ0.1μmの中
間層上に膜厚35μmの感光層を設けて構成されるＯＰＣ
感光体であり、当該感光層に光を照射すると、表面電位
が低下する。従って感光体ドラム１を予め所定電位に均
一に帯電した後に、原稿画像の濃淡に基づいた光を照射
すれば、感光体ドラム１の表面電位は均一でなくなり、
電位の低下した部分を形成することができる。これがい
わゆる静電潜像と呼ばれるものである。感光体ドラム１
はこれに限定されることはなく、例えばアモルファスシ
リコン、ＴｅＳｅなどからなる感光体でもよい。また形
状もドラム状に限定されるものではなく、ベルト状のも
のであってもよいが、ここではＯＰＣ感光体の例で説明
する。

【００３１】現像器20は、下部ケーシングと上部ケーシ
ングで形成する現像槽内にＮ，Ｓ極を有するマグネット
ローラを内包する現像スリーブ21と、当該現像スリーブ
21から現像剤を掻き取るスクレーパ22と、スクリュー状
の第１及び第２の撹拌ローラ23，24を備え、現像スリー
ブ21の上方に磁性棒からなる薄層形成手段25が設けられ
ている。また、現像器20は、新たなトナーを現像槽内に
補給するトナーホッパー27を備えている。これらトナー
ホッパー27の下方開口部には、それぞれトナー補給ロー
ラ27Ｒが設けられている。

【００３２】第１の撹拌ローラ23は、記録紙面手前方向
へ現像剤を搬送する形状をなしており、第２の撹拌ロー
ラ24は記録紙奥側に搬送するよう構成されており、撹拌
モータ駆動回路65によりＣＰＵ50の指定する時間、また
は指定された速度で現像剤を撹拌するように制御してい
る。また、現像器20は第１及び第２撹拌ローラ23，24の
間に隔壁を設けることにより二成分現像剤をスムーズに
循環し、局所的に滞留しないようにしてある。

【００３３】スクレーパ22はスリーブ21に圧接するよう
に設け、現像領域を通過してトナーを消費した二成分現
像剤をスリーブ21から掻き取る。これにより現像領域に
搬送される二成分現像剤を入れ換えることができ、現像
条件を安定させている。

【００３４】現像スリーブ21には、画像のかぶりを防ぐ
ために保護抵抗を介して直流バイアス成分と直流バイア
ス成分を有する電圧を印加する現像バイアス回路31が設
けられている。

【００３５】現像バイアス回路31は、現像領域でトナー
がスリーブと感光体ドラム１の間を振動させるための交
流バイアスを印加する交流電源と直流バイアスを印加す
る高圧直流電源とを備えている。

【００３６】ホッパー駆動回路32は、ＣＰＵ50からのト
ナー補給信号に基づいてトナー補給ローラ27Ｒ、外添剤
添加ローラ28Ｒを回転駆動する回路であり、これにより
現像器20へのトナー補給、或は現像器20内の二成分現像
剤への外添剤Ｇの添加を行う。

【００３７】ここで外添剤Ｇは、トナー帯電量を抑制す
るトナー電荷量制御部材であり、トナーの帯電極性と反
対極性の微粒子であり、例えば酸化チタTiO₂粒子が用い
られる。他の例としては、金又は銅のような金属、シリ
コーン、ゲルマニウム、又はカーボンブラックのような
半導体材料、マグネタイト、還元された酸化チタン、ド
プした酸化アンチモン、酸化スズ及び酸化イットリウ
ム、還元された酸化ジルコニウムのような導電性金属酸
化物、還元されたポリアセチレンのような導電性有機重
合体、及びカーボンのような半金属がある。本実施例で
使用される好ましい材料の例にはリーガル330（Rega133
0）カーボンブラック、及びレーベン420（Reven420）カ
ーボンブラック、酸化イットリウムと酸化ジルロニウム
の個溶体（ZYPパウダ）があり、これらの材料は、共通
の樹脂、特にスチレン及び塩化ビニール系の樹脂に対し
て正に帯電することができる。一般には約１ミクロン以
下の粒子につくることができる任意の材料を用いること
ができる。

【００３８】その他の例としては、流動性向上剤として
ヘキサメチルジシラザンで処理したシリカ粒子である。
なお、含クロム有機錯体は黒トナーの他にイエロートナ
ー、マゼンタトナー、シアントナーにも用いることがで
きる。

【００３９】上記の外添剤Ｇを二成分現像剤に添加する
場合、ほんの一部即ち比較的僅かの粒子しか必要でな
く、第１の撹拌ローラ23、第２の撹拌ローラ24により撹
拌され二成分現像剤と混合される過程でこの粒子がトナ
ーに付着するか、或はトナーと接触することにより、ト
ナー帯電量を制御することができる。外添剤Ｇの添加は
１回当り、例えば現像器20内の二成分現像剤中の全体の
トナー量0.1〜10％、好ましくは0.5％程度ずつ行うのが
よい。

【００４０】なお、トナー帯電量制御部材は、外添剤Ｇ
に限定されるものでない。トナー濃度検出手段ＴＳは、
現像器20内に装填した二成分現像剤の透磁率の変化を検
知することによりトナー濃度を検出するものである。ト
ナー濃度検出手段ＴＳは、これに限定されることなく、
現像器20内の二成分現像剤の体積レベルを検知するな
ど、他の手法によりトナー濃度を検出するものでよい。
ここでは説明の便宜上、透磁率の変化によりトナー濃度
を検出するトナーの濃度検出手段として説明する。高圧
電源回路40は、転写器41及び帯電器42に所定の高電圧を
印加する回路である。帯電器42、転写器41はコロナ放電
器を行う、いわゆるコロナ帯電器、コロナ転写器がよい
が、放電効率が均一であればこれに限定されない。

【００４１】読取光学系61は、図示しないが第１走査ミ
ラーと一体に構成された照明ランプと、第１ミラーの１
/２の速度比で動く第２ミラー（Ｖミラー）等からな
り、レンズの前方の光路長を常に一定に保ったままで原
稿を走査することになる。これにより、読取光学系61
は、原稿台ガラス上の原稿画像からの反射光を固体撮像
素子の受光部に結像する。読取光学系61は、当該固体撮
像素子からの出力信号を読取及び走査光学系駆動63に送
出する。

【００４２】走査光学系62は、画像信号により変調され
た半導体レーザからのレーザを回転走査するポリゴンミ
ラー等を備えるレーザ走査系や、ＬＥＤアレイ、液晶を
用いた固定走査系である。

【００４３】なお、上記はいわゆるデジタル方式の読取
走査光学系を説明したものであるが、これに限定される
ものでなく、アナログ方式の場合、周知の走査系が用い
られる。例えば、図示しないが第１走査ミラーと一体に
構成された照明ランプと、第１ミラーの１/２の速度比
で動く第２ミラー（Ｖミラー）等からなり、レンズの前
方の光路長を常に一定に保ったまま原稿を走査し、感光
体ドラム１上に露光することになる。

【００４４】読取及び走査光学系駆動回路63は、ポリゴ
ンミラー等の機構系を制御する回路及び、読取光学系61
からの画像信号を各補正処理する画像処理回路を含む回
路である。

【００４５】ＣＰＵ50は、画像形成プロセスをシーケン
ス制御するものであって、画像形成プロセスを実行する
画像形成プログラムを内蔵しており、コピー釦の押圧に
応じて発せられるスタート信号により、当該画像形成プ
ログラムを起動して画像形成プロセスを実行する。

【００４６】またＣＰＵ50は後述する図４に示した表面
電位Ｖ_S1とトナー電荷量とを１対１の関係で対応付けた
ルックアップテーブルＴ₁、また基準トナー像を形成す
るための画像データ及びトナー濃度判定プログラムとト
ナー帯電量制御プログラムからなる画像濃度制御プログ
ラム等をＲＯＭ50ａ上に記憶している。

【００４７】トナー濃度判定プログラムは、トナー濃度
検出手段ＴＳにて検出されたトナー濃度が所定値以下に
なったか否かを判定し、トナー濃度が所定値以下になっ
たときはトナー濃度ＮＧ信号を、トナー濃度が所定値以
下になっていないときはトナー濃度ＯＫ信号をＣＰＵ50
に送信するプログラムである。なお、ＣＰＵ50は、この
ＣＰＵ50から受信したトナー濃度ＮＧ信号、或はトナー
濃度ＯＫ信号をセットするトナー濃度判定結果レジスタ
Ｒ１を有しており、このトナー濃度判定結果レジスタＲ
１内の信号がトナー濃度ＮＧ信号の場合は、ホッパー駆
動回路32を制御してトナー補給ローラ27Ｒを回転させる
ことにより、トナーホッパー27内のトナーを現像槽に補
給してトナー濃度を一定に維持する。

【００４８】なおＣＰＵ50は、コピー枚数をカウントす
る第１カウントＣＴ１と第２カウンタＣＴ２とを内蔵し
ており、排紙センサ等からの検知信号により、第１カウ
ンタＣＴ１は連続コピーする際の連続コピー枚数をカウ
ントし、第２カウンタＣＴ２はトナー電荷量制御プログ
ラムを実行するタイミングを示すコピー枚数、即ち前回
のトナー電荷量制御が行われた後の通算コピー枚数をカ
ウントする。具体的には、コピーを1000枚行うごとにト
ナー電荷量制御プログラムを実行するようにしている。
これは、トナー電荷量制御については、間欠的な制御で
実用上は十分対応できること、また、基準トナー像を形
成したトナーは、感光体ドラム１を清掃するクリーナー
によって除去され、通常の複写に使用できないのでトナ
ーを節約するためである。尚、1000枚毎にトナー電荷量
制御プログラムを実行したが、1000枚に限らない事は言
うまでもない。

【００４９】次に本発明の画像形成方法について説明す
る。

【００５０】図１に示すように感光体ドラム１の周面に
は現像器20を挟んでその上方に走査光学系62の露光によ
って該感光体ドラム１上に形成された基準潜像の表面電
位を測定する第２表面電位センサ71と該現像器20の下方
に現像後基準トナー像（基準パッチ像）の表面電位を測
定する第１表面電位センサ70とがそれぞれ所定の間隔を
有して設けられている。そして第２表面電位センサ71と
第１表面電位センサ70とはＣＰＵ50にその測定データが
インプットされるように接続されている。

【００５１】そしてトナー電荷量制御を実行する第２カ
ウンタＣＴ２が通算設定枚数になったかどうかを判断
し、通算設定枚数に達していたら電荷量制御に入る。こ
の工程ではＲＯＭ50ａに記憶されている基準トナー像を
形成するための画像データより基準パッチ像を露光しこ
れを現像器20で現像し、基準トナー像を形成する。なお
この時現像バイアスを例えばＡＣバイアスを通常の2.0
ＫＶより2.8ＫＶとしＤＣバイアスを通常の−450Ｖより
−550Ｖに上昇させトナーを感光体ドラム１に対して飽
和現像を行う。そして次に飽和現像された基準トナー像
の表面電位を第１表面電位センサ70により測定する。

【００５２】ここで第２表面電位センサ71で測定され得
る露光時の基準潜像の表面電位は感光体ドラム１の特性
が大きく変化しない限り想像可能である。従って第２表
面電位センサ71は省略することも可能で、制御の制度を
上げたい場合は測定を行う様にすれば良い。

【００５３】ここでトナー層の電圧をＶ_t、第１表面電
位センサ70の測定による基準トナー像表面電位をＶ_s1、
第２表面電位センサ71の測定による基準潜像電位をＶ_S2
とするとＶ_t＝Ｖ_s1−Ｖ_S2 ・・・・・（１）次にトナー電荷量をρ（Ｑ/ｍ）、トナーの厚みをｔと
するとＶ_t∝１/２ρt² ・・・・・（２）の関係がある。そして（１），（２）よりＶ_s1∝１/２ρt²＋Ｖ_S2 いま前述の説明でＶ_S2は想像可能な一定値と判断できト
ナー像の厚さｔは飽和現像するのでこれも一定値と判断
できる。つまりトナー電荷量ρ（Ｑ/ｍ）は第１表面電
位センサ70で測定される基準トナー像表面電位Ｖ_s1に対
し比例関係にあり、これにより一様に決まると判断でき
る。

【００５４】即ち、図３の縦軸にトナー電荷量ρ（Ｑ/
ｍ）を取り、横軸に基準トナー像表面電位Ｖ_s1取ったグ
ラフで示すようにトナー電荷量ρ（Ｑ/ｍ）の増加と共
に表面電位Ｖ_s1も比例して増加しその特性は直線で表わ
される。そして図４はこの関係から表面電位Ｖ_s1とトナ
ー電荷量ρ（Ｑ/ｍ）との数値を表に示したものであ
る。本発明はこのＶ_s1とρ（Ｑ/ｍ）との関係をルック
アップテーブルＴ₁にし、ＣＰＵ50のＲＯＭ50ａに記憶
する。そして第１表面電位センサ70で測定された基準ト
ナー像表面電位Ｖ_s1は図４の表で構成されるルックアッ
プテーブルＴ₁によりトナーの電荷量ρ_x（Ｑ/ｍ）が求
められる。

【００５５】ここで求めたトナー電荷量ρ_x（Ｑ/ｍ）は
一時メモリされこの値と複数の基準値と比較され、この
判定結果によりトナーの電荷量ρ（Ｑ/ｍ）を減少、あ
るいは増加を抑制するように各プロセスを制御する。

【００５６】第１の実施例では現像剤の撹拌を制御する
ことによりトナーとキャリアとの摩擦帯電を抑制してト
ナー電荷量を減少させるものである。具体的には図２に
示すように基準値を第１基準値35（μｃ/ｇ）と第２基
準値45（μｃ/ｇ）とに設定し、実際のトナー電荷量ρ_x
（μｃ/ｇ）が第１基準値の35（μｃ/ｇ）以下の場合は
標準セットのままとし、特に撹拌速度或は撹拌時間の制
御は行わない。

【００５７】そしてトナー電荷量ρ_x（μｃ/ｇ）が35〜
45（μｃ/ｇ）の範囲である場合は撹拌速度を標準速度
に対し80％、或は撹拌時間を70％に制御する。またトナ
ー電荷量ρ_x（μｃ/ｇ）が第２基準値の45（μｃ/ｇ）
以上となった場合は標準速度に対し撹拌速度を60％、或
は撹拌時間を50％に制御する。これにより、トナーの過
撹拌をさけ、トナーの電荷量の増加を抑制または減少さ
せている。

【００５８】第２の実施例では電荷量の増大した劣化ト
ナーを現像器20外に出し、新たな補給により電荷量を下
げる方法で具体的にはベタ黒のトナー像を感光体ドラム
１に強制的に現像し転写材には転写せずにクリーニング
して除去するように各プロセスを制御する。さらに具体
的には例えば感光体ドラム１上にＡ３サイズの大きさの
面積に相当する潜像を形成し、この潜像にベタ黒のトナ
ー像を現像してクリーニングの工程を繰り返すことによ
って前記の第１の実施例で電荷量が35〜45（μｃ/ｇ）
の場合上記の方法で６ｇを強制消費し、45（μｃ/ｇ）
以上の場合12ｇのトナーを強制的に消費させ新しいトナ
ーを補給することによりトナー電荷量を減少させてい
る。

【００５９】なお第１，第２の実施例では組み合わせて
もよく、例えば基準値１と比較して所定の現像剤撹拌制
御を行い基準値２と比較して45（μｃ/ｇ）より大きい
値となった場合は現像剤の強制消費を行う様にしても良
い。

【００６０】次に本画像記録装置の画像記録動作を図５
及び図６のフローチャートに基づいて説明する。図５は
ＣＰＵ50により実行されるメインフローである。

【００６１】メインスイッチ（図示せず）を押圧するこ
とにより、電源を投入する。これにより、ＣＰＵ50を起
動状態とする（Ｆ−１）。

【００６２】ＣＰＵ50は、メインモータを起動し、この
駆動系に現像器20の第１，第２撹拌ローラ23，24を接続
して二成分現像剤を撹拌する。更に、定着器のヒータを
所定温度にまで昇温度する。またＣＰＵ50は、メインモ
ータの駆動系により感光体ドラム１を接続して回転駆動
し、帯電器41及び除電器（図示省略）により、感光体ド
ラム１を帯電し、除電を繰り返す等して画像形成プロセ
ス条件を調整するといったような前処理を行う。更に前
処理では、所定のボタン操作によりユーザーにより設定
された連続コピー枚数Ａを第１カウンタＣＴ１にセット
する（Ｆ−２）。

【００６３】また、ＣＰＵ50は、トナー濃度判定プログ
ラムに基づいて、常時トナー濃度検出手段ＴＳからのト
ナー濃度検出信号が設定値である５（wt％）以下になっ
たか否かを判断し、５（wt％）以下になったときはトナ
ー濃度ＮＧ信号、５（wt％）以下になっていないときは
トナー濃度ＯＫ信号をＣＰＵ50のトナー濃度判定結果レ
ジスタＲ１に記憶する。

【００６４】次にＣＰＵ50は、トナー濃度判定結果レジ
スタＲ１にセットされた信号を読出し（Ｆ−３）、それ
がトナー濃度ＮＧ信号であるか否かを判断する（Ｆ−
４）。その結果、トナー濃度ＮＧ信号であれば、トナー
補給を行ってステップ（Ｆ−５）、ステップ（Ｆ−６）
に進む。一方、トナー濃度ＯＫ信号であれば、すぐにス
テップ（Ｆ−６）に進んで、第２カウンタＣＴ２内のカ
ウントダウン値が「０」であるか否かを判断することに
より、通算コピー枚数のカウント値が設定に係る通算コ
ピー枚数の1000枚に達しているか否かを判断する。その
結果、通算コピー枚数が1000枚に達していなければ、ス
テップ（Ｆ−９）に進む。通算コピー枚数が1000枚に達
していれば、ＣＰＵ50は第２カウンタＣＴ２に通算コピ
ー枚数の設定値である「1000枚」をセットして（Ｆ−
７）、トナー電荷量制御割り込みを発生する（Ｆ−
８）。設定値は1000枚に限らず100枚でも50枚で良いの
は言うまでもない。

【００６５】次に図６のトナー電荷制御割込みルーチン
内では先ず現像バイアス回路31によって、例えばＡＣバ
イアス2.8ＫＶ、ＤＣバイアス−550Ｖに切替え、ＡＣ，
ＤＣの各電圧を上昇する。図６のステップ（Ｆ−81）。
次に感光体ドラム１を帯電し予めＣＰＵ50のＲＯＭ50ａ
に記憶されている基準トナー像に相当する画像データを
該感光体ドラム１上に露光し基準潜像を形成する（Ｆ−
82）。感光体ドラム１にはエンコーダが取付けられ回転
位置が判るようになっていて、露光された基準潜像が第
２表面電位センサ71に達すると基準潜像の表面電位Ｖ_s2
を測定する（Ｆ−83）。

【００６６】尚、この基準潜像電位の測定の工程は前述
のごとく省略しても良く、精度良く制御を行いたい場
合、また本電位を測定することにより、感光体ドラム１
の特性の劣化または異常を検知することも可能であるの
でそれを含めて行いたい場合は測定すれば良い。

【００６７】基準潜像は次に現像器20により現像され基
準トナー像を形成する（Ｆ−84）。ここで、現像バイア
スは前記のごとく通常より上げて設定されており、これ
によりトナーは飽和状態で付着される飽和現像が行われ
る。

【００６８】このようにして形成される基準トナー像の
表面電位は第１表面電位センサ70によって測定される
（Ｆ−85）。そしてルックアップテーブルＴ₁より基準
トナー像表面電位Ｖ_s1に対するトナー層のトナー電荷量
ρ_x（Ｑ/ｍ）を算出する（Ｆ−86）。

【００６９】基準潜像の表面電位（Ｖ_s2）を測定した場
合は基準トナー像の表面電位（Ｖ_s1）から基準潜像の表
面電位（Ｖ_s2）を引いたトナー層の電圧（Ｖ_T）を演算
で求め、これに対するトナー層の電荷量ρ（Ｑ/ｍ）の
ルックアップテーブル（Ｔ₂）を参照してトナー電荷量
ρ_x（Ｑ/ｍ）を求める。

【００７０】次にここで、求めた電荷量ρ_x（Ｑ/ｍ）に
基づき現像剤の電荷量を制御する工程に移るわけだが、
ここでは複数の基準値とトナー電荷量ρ_x（Ｑ/ｍ）を比
較し現像剤の撹拌を制御、特に撹拌時間を制御する方法
について述べる。

【００７１】ルックアップテーブルＴ₁により求めたト
ナー電荷量ρ_x（Ｑ/ｍ）と第１基準値とを比較し（Ｆ−
87）ρ_x（Ｑ/ｍ）から第１基準値を引いた値が０より小
さいときつまりトナー電荷量が第１基準値より小さい時
は現像剤撹拌時間（または撹拌速度）は標準のままとす
る（Ｆ−88）。

【００７２】一方、ステップＦ−87における比較の結果
０より大きいか等しい場合は、次にトナー電荷量ρ
_x（Ｑ/ｍ）と第２基準値とを比較（Ｆ−89）し、このρ
_x（Ｑ/ｍ）から第２基準値を引いた値が０より小さい場
合は現像剤撹拌時間を70％（または現像剤撹拌速度を80
％に短縮するか或はトナーを６ｇ強制消費する）に短縮
するようにタイマ定数を設定する（Ｆ−90）。また、ス
テップ（Ｆ−89）における比較の結果０より大きいか等
しい場合は現像剤撹拌時間を標準セット時の50％（また
は撹拌速度を標準時の60％に短縮するか或はトナーを12
ｇ強制消費する）に短縮するように定数を設定する（Ｆ
−91）。そして基準トナー像はクリーニング装置によっ
てクリーニングする（Ｆ−92）と共に現像バイアス回路
31を元に戻す（Ｆ−93）。以降次のコピー時の現像剤撹
拌時はここでセットした時間分現像剤が撹拌される。こ
のようにして現像剤電荷量制御の割り込みによる必要な
各プロセスが制御されてこの工程が終了する。

【００７３】次に、ＣＰＵ50は、画像形成プログラムに
基づいて、画像形成プロセスを実行する。図５のステッ
プ（Ｆ−９）。そして、第１カウンタＣＴ１の連続コピ
ー枚数のカウンタ値、第２カウンタＣＴ２の通算コピー
枚数のカウンタ値をそれぞれマイナス１して（Ｆ−1
0）、第１カウンタＣＴ１の連続コピー枚数のカウント
タ値が「０」であるか否かを判断することにより、設定
に係る連続コピー枚数Ａに達したか否かを判断し（Ｆ−
11）、第１カウンタＣＴ１のカウントダウン値が「０」
であり連続コピー枚数Ａに達したときは、終了する。一
方、連続コピー枚数Ａに達していないときは、その枚数
分の連続コピーを行うべくステップ（Ｆ−３）に戻る。

【００７４】尚、上記実施例で基準トナー像表面電位Ｖ
_s1を測定してルックアップテーブルＴ₁により電荷量ρ_x
を算出して基準値と比較したが、基準トナー像表面電位
Ｖ_s1と同レベルの基準値と比較しても良い。

【００７５】別の実施例として前記トナー電荷量の減
少、あるいは増加の抑制を二成分現像剤を帯電部材と摩
擦帯電させることによって行う実施例を図７のフローチ
ャートに基き説明する。

【００７６】第一の実施例のフローチャートに記述した
様に、基準トナー像を形成後、トナー像の表面電位Ｖ_s1
を測定した後、ルックアップテーブルによりトナ層の電
荷量ρ_xを算出する（Ｆ−801〜Ｆ−806）。

【００７７】ρ_xが算出されたらこれを第一の実施例同
様に基準値と比較し、基準値以下の場合は添加フラグを
リセットしてメインルーチンに戻る。つまり電荷量制御
としては何も実行しないで終了する。

【００７８】次に、基準値よりも大きい場合は、添加フ
ラグをセットし、ホッパ駆動回路を駆動して外添剤補給
ローラを所定回数回転させることにより、現像槽内の二
成分現像剤に外添剤ホッパ内の外添剤Ｇを所定量添加す
る。外添剤Ｇを添加する際の前記所定量は現像剤中の全
体のトナーの0.1〜10％、好ましくは0.5％程度づつ行う
のがよい。この場合、第一の撹拌ローラ、第二の撹拌ロ
ーラは回転を継続しており、添加された外添剤Ｇは二成
分現像剤と混合されることにより、トナーの電荷量を減
少させる。図８にこの関係を示す。

【００７９】図８で外添剤Ｇを添加した後、まだしばら
くの間はトナー電荷量が増加し続けているのは、外添剤
Ｇと二成分現像剤との混合がまだ不十分であり、外添剤
Ｇによるトナー帯電量の低減量に比べて撹拌によるトナ
ー電荷量の増大量の方が多いからである。

【００８０】そこで、外添剤Ｇが二成分現像剤と十分に
混合されるのに要する時間が経過するのを待って（Ｆ−
810）、トナー電荷量制御割り込みルーチンの最初に戻
り（Ｆ−801）、再度基準トナー像を現像し、トナー層
の電荷量を求め、基準値と比較する（Ｆ−807）。ここ
で電荷量が基準値以下の場合は添加フラグをリセットし
てトナー制御割り込みルーチンを抜け出るが、基準値よ
りも大きい時は所定量単体で外添剤を添加したが、その
量が不足していことを意味しており、再度、所定単位の
外添剤Ｇを添加する。

【００８１】以上の様に電荷量が基準値以下になるまで
上記のループは繰り返され、基準値以下で添加フラグを
リセットして電荷量制御割り込みルーチンを終了する。

【００８２】次にＣＰＵ50は第一の実施例と同様な行程
を経て、画像形成プロセスを実行し、各カウンタを−１
にし、コピー終了チェックを行ない指定数枚印刷を行
う。

【００８３】このようにして画像形成におけるトナーの
電荷量が標準トナー像の表面電位測定により検知され、
これを前述した複数の各基準値と比較してトナーの電荷
量が増大し画質に影響を及ぼすレベルであれば現像撹拌
手段により撹拌時間を短かくしたり又は撹拌速度を遅く
制御することによりトナーの摩擦帯電の機会を減少させ
てトナーの電荷量の増加を制御または減少させる。

【００８４】また、電荷量の増大したトナーを強制消費
し、新しいトナーを補給することにより、電荷量を減少
させる。

【００８５】以上の説明からわかるようにこの２つの実
行を判断する工程を有し、これによりトナーの劣化を防
止し、また劣化したトナーをすみやかに現像器20内より
除去することにより、現像器20内のトナー電荷量を所定
内に制御しこれによる現像性能の低下を未然に防止し、
常に安定した現像剤を供給し、良好で安定した高画質の
トナー画像を維持できるようにする効果がある。

【００８６】なお本発明はモノ黒或はカラーの画像形成
装置の何れにも適用されるものである。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述した様に、像担持体上に現像さ
れたトナー電荷量を測定する工程により電荷量を検知
し、これを複数の基準値と比較し、トナーの電荷量を一
定の範囲に制御する手段を実行し、現像器内のトナーの
電荷量を所定内に常に制御することにより、帯電量増加
による現像性能の低下を未然に防止し、常に安定した良
好な画像を維持できる画像記録装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例により画像形成装置のブロッ
ク図。

【図２】本発明の１実施例によるトナー消費量と制御方
法を示す表。

【図３】トナー電荷量と基準トナー像表面電位との関係
を示すグラフ。

【図４】同上の数値対比表。

【図５】本発明の１実施例による画像記録動作を示すフ
ローチャート。

【図６】本発明の１実施例によるトナー電荷量制御を示
すフローチャート。

【図７】本発明の１実施例によるトナー帯電量制御を示
すフローチャート。

【図８】外添剤の添加とトナー電荷量の状態を示すグラ
フ。

【図９】二成分現像剤のトナー電荷量に対する画像濃度
の変化を示すグラフ。

【図１０】二成分現像剤のトナーの濃度の変化に対する
画像濃度の変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１感光体ドラム 20 現像器 50 ＣＰＵ 50ａＲＯＭ 65 撹拌モータ駆動回路 70 第１表面電位センサ 71 第２表面電位センサＶ_S1 基準トナー像表面電位Ｖ_S2 基準潜像表面電位 ρ（Ｑ/ｍ）トナー電荷量Ｇ外添剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野邦久東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアから成る二成分現像剤
を用いて、像担持体上の静電潜像を現像して可視像を得
る画像形成方法において、前記像担持体上に現像された
トナーの電荷量を測定する工程と、前記トナー電荷量を
少くとも１つの基準値と比較する工程と、前記比較の結
果、前記トナーの電荷量が前記基準値よりも大きい場
合、前記二成分現像剤のトナー電荷量を減少させる、あ
るいは増加を抑制する工程とを有することを特徴とする
画像形成方法。
【請求項２】請求項１において、前記トナーの電荷量
が前記像担持体上に現像されたトナー像の表面電位の測
定から得られることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記
トナー電荷量の減少、あるいは増加の抑制が前記二成分
現像剤の撹拌制御で行われることを特徴とする画像形成
方法。
【請求項４】請求項１または請求項２において、前記
トナー電荷量の減少、あるいは増加の抑制が前記二成分
現像剤のトナーの強制消費を経て行われることを特徴と
する画像形成方法。
【請求項５】請求項１または請求項２において、前記
トナー電荷量の減少、あるいは増加の抑制の前記二成分
現像剤を帯電部材と摩擦帯電させることにより行われる
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】請求項５において上記帯電部材が外添粒
子であることを特徴とする画像形成方法。