JPH0627778A

JPH0627778A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0627778A
Application number: JP4196268A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木; Yukio Nagase; 幸雄永瀬; Kenichiro Waki; 健一郎脇; Masaru Hibino; 勝日比野; Masao Nakano; 正雄仲野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】像担持体に多色の現像像を形成し、この現像
像を一括して転写材に転写する多色モードにおいても、
色再現性が良く、しかも文字やラインのかすれ等の問題
の発生がなく、高画質の画像を得ることのできる画像形
成装置を提供する。【構成】現像ローラ１１には、２０００Ｈ_Z 、１３０
０Ｖ_PPの交流電圧に＋３４０Ｖの直流電圧を重畳したバ
イアス電圧を印加し、更に、現像ローラ１１と供給ロー
ラ１３間に＋２６０Ｖの直流電圧を印加し、供給ローラ
１２の電位が現像ローラ１１の電位より常に２６０Ｖ高
くなるようにバイアスを設定する。従って、供給ローラ
１３上のトナーは現像ローラ１１へと転移し、現像ロー
ラ１１の表面には、所定の層厚のトナー層が形成され
る。該現像ローラ１１のトナーは、感光体１と対向した
現像位置にて感光体１上の潜像を現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式或は静電記
録式の画像形成装置に関するものであり、特に、像担持
体に多色の現像像を形成し、この現像像を一括して転写
材に転写する多色モードを有する画像形成装置に好適に
具現化し得る。

【０００２】

【従来の技術】現在、例えばコンピュータ、ファクシミ
リ、ＣＡＤ等の情報機器の端末装置としてのプリンタに
は、電子写真画像形成装置が多く採用されている。

【０００３】これらのプリンタでは、情報信号をレーザ
ービーム、ＬＥＤ、ＬＣＤ等により静電潜像担持体とし
ての感光体上に書き込み、それを現像装置によって現像
像（トナー像）とし、その後、このトナー像を転写材に
転写、定着する工程により記録像が得られるが、従来の
プリンタでは記録像は例えば黒色だけの１色であった。

【０００４】しかしながら、最近では記録像がより明瞭
となり且つ情報の理解がより容易となる等の理由から、
例えばフォーマットの色と計算値やデータの値の色とが
異なる色で表現されたり、ＣＡＤにより出力された図面
の一部が他の色で出力される等、２色で区別されること
が望まれている。

【０００５】更に、コンピュータグラフィック等の発展
に伴ないフルカラーの画像出力装置の需要も年々高まっ
ている。

【０００６】ここで、図７及び図８を参照して、２色記
録を可能とする電子写真装置の一例を説明する。本例に
おいて、アモルファスシリコン等の光導電層を有する像
担持体としてのドラム状の感光体１は、図中矢印方向に
回転する。感光体１は、第１の帯電器２₁ により例えば
＋４００Ｖに一様に帯電された後（図８（１））、第１
の画像露光Ｅ₁ がなされる。

【０００７】この第１の画像露光Ｅ₁ は、第１の半導体
レーザーＬ₁ を光源として第１の画像信号により変調さ
れた第１のレーザービームであり、該第１のレーザービ
ームは、モータＭにより一定の回転数で回転する多面鏡
３により偏光され、結像レンズ４を経て、折り返しミラ
ー５で反射された後、感光体１上をラスタ走査され、そ
の露光部の表面電位を例えば＋１００Ｖに減衰させて像
状の第１の潜像を形成する（図８（２））。

【０００８】この第１の潜像は、例えば正に帯電した黒
色の一成分磁性トナーを用いて、図９に示すような第１
の現像装置６で現像される。第１の現像装置６は、内部
にマグネットローラ６２を有した現像ローラ６１を備
え、この現像ローラ６１には、例えば２０００Ｈ_Z、１３
００Ｖ_PPの交流電圧に、＋３４０Ｖの直流電圧を重畳し
たバイアス電圧が印加され、第１の潜像を反転現像し、
トナー像Ｔ₁ と成す（図８（３））。このとき、トナー
像Ｔ₁ の電位は、トナー電荷により＋１００Ｖ程度電位
が上がり、＋２００Ｖ前後となる。

【０００９】次に、感光体１は、第１の現像後、第２の
帯電器２₂ により再帯電され、上記第１のトナー像Ｔ₁
の電位を例えば＋４２０Ｖ（図８（４））に上げると共
に、次いで、感光体１上に第２の画像露光Ｅ₂ を施す。

【００１０】第２の画像露光Ｅ₂ は、第２の半導体レー
ザーＬ₂ を光源として第２の画像信号により変調された
第２のレーザービームであり、該第２のレーザービーム
は回転多面鏡３により偏光され、結像レンズ４を経て感
光体１上をラスタ走査され、その露光部の電位を例えば
＋６０Ｖに減衰させて第２の潜像を形成する（図８
（５））。

【００１１】この第２の潜像は、例えば正に帯電した赤
色の一成分非磁性トナーを、例えば図１０に示すよう
な、弾性ブレード４３及び弾性ローラ４２を有する第２
の現像装置７によって、現像するもので、この第２の現
像装置７は、例えば、１６００Ｈ_Z 、１３００Ｖ_PPの交
流電圧に＋３７０Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧
を印加して第２の潜像を反転現像して、第２のトナー像
Ｔ₂ を得る（図８（６））。

【００１２】以上のようにして、感光体１上に形成され
た２色のトナー像Ｔ₁ 、Ｔ₂ は転写装置８によって転写
材Ｐ上に一括転写され、定着装置９で定着される。又、
感光体１上に残留したトナー等はクリーニング装置１０
で回収される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成と
される従来装置で画像を得たところ、本来画像のないは
ずのところに第１色目である黒色のかぶりトナーが大量
に付着し、得られた２色画像は非常に見ずらいものにな
ってしまった。

【００１４】この原因は、図９に示す第１の現像装置６
の現像ローラ６１上に逆極性のトナーが若干でも存在す
る場合には、本来全く現像されないはずの非画像部にこ
の逆極性トナー（以下「反転トナー」と呼ぶ。）が付着
してしまうことに起因するものである。つまり、通常の
単色コピーの際には、この反転トナーは、転写されない
のであるが、上記のような多色画像形成装置の場合、第
１の現像を行なった後に、第２の潜像を形成するために
再帯電工程を行なうが、その際非画像部に付着した反転
トナーも正規の極性に帯電されてしまい、そのために、
転写時に、この反転トナーが転写され、かぶりが発生す
ることとなる。

【００１５】更に、感光体１上において、３色以上のト
ナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するような、フ
ルカラー電子写真装置の場合には、先に感光体１上に形
成されたトナー像の上から潜像及び現像を行ない、トナ
ー像を重ね合わせる必要がある。このとき、後工程にお
いて重ねたトナー像が薄くなってしまい、色再現性が悪
くなる現象や、トナー像上のラインや文字のかすれ等と
いった問題が発生していた。

【００１６】この原因について、図１１を用いて説明す
る。

【００１７】図１１は、フルカラー電子写真装置におい
て、多色像が形成される際の感光体表面電位の変化を示
す図である。感光体は、帯電器により一様な帯電が施されて、一定
の正の表面電位Ｅとなる。半導体レーザー等の露光源により第１の像露光が与え
られ露光部の電位がＥ’に低下する。このようにして形成された静電潜像を、未露光部の表
面電位Ｅに近い正のバイアスを印加された現像装置にて
現像する。その結果、正帯電のトナーが相対的に電位の
低い露光部に付着し、第１のトナー像が形成される。この工程において、前露光ランプ等によって、感光体
上を除電することにより、トナー付着部は、トナー電荷
による電位Ｔ₁ だけ、高電位となる。この工程は、未露
光部の過剰帯電を防ぐために行なうものである。次に、第１のトナー像が形成された感光体表面は、帯
電器により再帯電が施され、その結果トナーの有無にか
かわらず、ほぼ均一な、表面電位Ｅとなる。このとき、
トナー像上から再帯電工程を行なうため、トナーの電荷
量は上昇し、トナー電位（トナー電荷による電位）を高
くする（Ｔ₁ −Ｔ₁ ’）。このため表面電位Ｅが均一で
あったとしてもトナー層の下の光導電層表面における電
位は、トナー電位分だけ低くなり、Ｅ−Ｔ₁ ’となる。この感光体の表面に第２の像露光を第１の像露光時と
同等の光量で施したとすると、第１のトナー像の上から
像露光を行なうと、光導電層表面における電位がＥ−Ｔ
₁ ’と低いことと、トナー層によって像露光光量が減衰
されるために、表面電位は、露光部においてＥとなり、
トナーがない場合よりも高くなる。ここで、前記と同様にして、第１のトナーとは異な
る色の正帯電トナーの現像が行なわれ多重トナー像が形
成される。しかし、のように同露光量の像露光におい
て第１のトナー像と第２のトナー像を重ね合わせても、
第２のトナー像のための潜像コントラストの方が小さく
なってしまい、第２のトナー像の方がトナーの付着量が
少なくなることが分かる。この後除電を行ない、更に、第３、第４のトナー像を
重ねようとすると、この現象は更に顕著になることが分
かっている。

【００１８】以上のような原因によって、トナー像を感
光体上で重ね合わせる場合、色再現性が悪くなったり、
文字やラインのかすれ等の問題が発生していた。

【００１９】従って、本発明の目的は、像担持体に多色
の現像像を形成し、この現像像を一括して転写材に転写
する多色モードにおいても、色再現性が良く、しかも文
字やラインのかすれ等の問題の発生がなく、高画質の画
像を得ることのできる画像形成装置を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体に多色の現像像を形成し、この現像像を一括し
て転写材に転写する多色モードを有する画像形成装置に
おいて、少なくとも最終色より前の現像を行なう現像装
置は、前記像担持体に対し非接触に配置された現像剤担
持部材と、この現像剤担持部材に近接して配置された現
像剤供給部材とを有し、この両部材間の電界によって前
記現像剤担持部材表面に前記現像剤供給部材により現像
剤を均一に薄層形成し、この現像剤担持部材によって前
記像担持体上の潜像を顕像化することを特徴とする画像
形成装置である。好ましくは、前記像担持体は感光体と
され、少なくとも２色以上の現像剤を前記感光体上にお
いて重ね合わせて画像を形成する場合、潜像形成のため
の像露光時の１画素当りの像露光量の絶対値が、感光体
上の現像剤量に対応して補正される。又、前記現像剤供
給部材から前記現像剤担持部材へ現像剤を均一に薄層形
成するに際し印加される両部材間の電界は直流電界とさ
れ、又好ましくは、前記現像剤担持体上の、現像領域に
おいて飛翔しなかった現像剤を剥ぎ取り清掃するための
剥ぎ取り手段が設けられる。

【００２１】第２の発明によると、レーザー光源からの
レーザービームを結像光学系により像担持体上にビーム
スポットとして結像し、該ビームスポットを像担持体上
で像担持体に対し相対的に走査させ、該レーザー光源を
記録情報の画像濃度値に対応して１画素当りのレーザー
駆動パルス幅を変調して像担持体上に静電潜像を形成
し、この静電潜像をトナー及び磁性キャリアを有する２
成分磁気ブラシ現像装置で現像する画像形成装置におい
て、前記現像装置の現像剤担持部材上の磁気ブラシの密
度をＤ（本／ｍｍ² ）、前記ビームスポットのスポット
面積をＳ（ｍｍ²）（１／ｅ² 径）とすると、Ｄ＞１／（１６０×Ｓ）とするこを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００２２】更に、第３の発明によると、静電潜像が形
成される像担持体と、前記像担持体上の潜像を可視化す
る非接触現像装置とを有した画像形成装置において、前
記現像装置は、トナー現像量を測定する装置と、前記像
担持体に流れる移動電荷量を検出する装置と、現像剤担
持部材への印加電界を可変できるバイアス電源装置とを
有し、そして、検出されたトナー現像量と像担持体移動
電荷量とから求められるトナー帯電量に応じて前記現像
剤担持部材に対する最適現像バイアス条件を設定するこ
とを特徴とする画像形成装置が提供される。好ましく
は、前記トナー現像量測定装置は、トナーパッチ用の潜
像形成装置と、現像されたトナーパッチのトナー量を測
定するパッチ検出装置とにて構成され、前記像担持体移
動電荷量検出装置は、クーロンメータであるか、又は現
像バイアス回路に設けられた電流検出装置とされる。
又、前記最適現像バイアス条件としては、現像バイアス
のＤＣ成分を最適化するか、現像バイアスのＡＣ成分の
ピーク値を最適化するか、現像バイアスのＡＣ成分の周
波数を最適化するか、或は現像バイアスのＡＣ成分の波
形のデュティ比が最適化される。更に、前記パッチ部の
現像は、現像バイアスとしてＤＣのみを印加して行なわ
れる。又、前記非接触現像装置として、磁性１成分ジャ
ンピング現像装置を使用する課、或は、非磁性１成分現
像装置が使用される。更に、本発明の好ましい実施態様
においては、トナーの帯電量検出用のパッチを現像する
際に、異なる数種類の現像バイアスを使用し、それぞれ
においてトナーの帯電量を求め、現像条件を最適化する
方法が採用される。

【００２３】

【実施例】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。

【００２４】（第１の発明）実施例１〜３にて第１の発
明について説明する。

【００２５】実施例１本実施例では、本発明が、図７に示す構成の２色記録を
可能とする電子写真装置に具現化され、黒色と赤色の２
色記録が可能とされた場合にについて説明する。

【００２６】図１は、本実施例において使用した第１の
現像装置６の構成を示す図である。第１の現像装置６
は、現像剤担持部材としてのステンレススチール製の現
像ローラ１１を有する。第１の現像装置６内には、現像
剤として、非磁性の黒色樹脂トナーと磁性体のキャリア
を混合した二成分現像剤が収容され、黒色樹脂トナー
は、（＋）の保有電荷となるように選択されている。

【００２７】現像剤供給部材として、内部にマグネット
ローラ１２を備えた供給ローラ１３が設けられる。この
供給ローラ１３は、現像剤を担持し、現像ローラ１１の
方へと搬送するが、その途中にてその表面からキャリア
が規制部材１４にて除去され、現像ローラ１１と対向し
た位置にはトナーのみが担持搬送される。

【００２８】図２をも参照すると理解されるように、現
像ローラ１１には、２０００Ｈ_Z 、１３００Ｖ_PPの交流
電圧に＋３４０Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を
印加し、更に、現像ローラ１１と供給ローラ１３間に＋
２６０Ｖの直流電圧を印加し、供給ローラ１２の電位が
現像ローラ１１の電位より常に２６０Ｖ高くなるように
バイアスを設定した。

【００２９】従って、供給ローラ１３上のトナーは現像
ローラ１１へと転移し、現像ローラ１１の表面には、所
定の層厚のトナー層が形成される。該現像ローラ１１の
トナーは、感光体１と対向した現像位置にて感光体１上
の潜像を現像する。

【００３０】又、現像ローラ１１上の、現像を終えたト
ナーは、現像装置内へと戻されるが、内部にマグネット
ローラ１５を備えた剥ぎ取りローラ１６にて剥ぎ取られ
る。即ち、剥ぎ取りローラ１６は、アースに落とし、現
像ローラ１１との電位差によって、トナーの剥ぎ取りが
行なわれる。更に、剥ぎ取りローラ１６上に担持された
現像剤は規制部材１８にて外部へと流出するのが阻止さ
れる。

【００３１】尚、本実施例における現像装置６の各部材
の具体的仕様は、次の通りであった。現像ローラ１１外径３２ｍｍ供給ローラ１３外径２０ｍｍ剥ぎ取りローラ１６外径２０ｍｍ現像ローラ１１と供給ローラ１３の間隔０．５ｍｍ現像ローラ１１と剥ぎ取りローラ１６の間隔０．５ｍｍ現像ローラ１１と感光体１の間隔０．３ｍｍ

【００３２】本実施例のように、２色記録の画像形成装
置の場合には、第２のトナー像は、再帯電されることは
なく、そのため、若干の反転トナーが感光体１上の非画
像部に付着しても転写される心配はない。従って、本実
施例においては、第２の赤色トナー用の第２の現像装置
７は、構成が簡易な、先に説明した図１０に示す構成と
され、ステンレススチール製の現像ローラ４１と、この
現像ローラ４１に当接した弾性ローラ４２と、弾性ブレ
ード４３とを有する。

【００３３】又、現像ローラ４１には、１６００Ｈ_Z 、
１３００Ｖ_PPの交流電圧に、＋４００Ｖの直流電圧を重
畳したバイアス電圧を印加した。

【００３４】この第２の現像装置７の現像剤としては、
非磁性の赤色樹脂トナーの一成分現像剤を用い、弾性ブ
レード４３によって、（＋）の保有電荷となるような材
料を選択した。

【００３５】以上の構成とされる第１の現像装置６及び
第２の現像装置７を用いて従来例と同様の方法にて画像
出しを行なったところ、非画像部へのかぶりトナーの付
着がなく、良好な２色画像を得ることができた。

【００３６】尚、本実施例の第１の現像装置６におい
て、剥ぎ取りローラ１６を設けたのは、この剥ぎ取りロ
ーラ１６がない場合には、以前に現像した像のネガゴー
ストが発生してしまうためであり、本実施例のように剥
ぎ取りローラ１６を設けることにより、ネガゴーストも
完全に抑えることができた。

【００３７】実施例２この実施例も実施例１と同様に、黒色と赤色の２色記録
が可能な２色電子写真装置について行なったものであ
る。

【００３８】実施例１においては、第１の現像装置６に
用いる現像剤に二成分現像剤を用いたが、本実施例にお
いては、非磁性一成分の黒色トナーを用いて、図３に示
すような第１の現像装置６にて現像を行なった。

【００３９】本実施例にて、第１の現像装置６は、それ
ぞれステンレススチール製とされる、現像ローラ１１
と、供給ローラ２２と、剥ぎ取りローラ２３とを有す
る。供給ローラに接触して反対方向に回転する、発泡ウ
レタン製とされる弾性ローラ２４は、供給ローラ２２へ
のトナーの供給と、剥ぎ取りを同時に行なう作用をな
す。又、剥ぎ取りローラ２３は、ネガゴーストを防止す
るために、現像ローラ２１上の残留トナーを除去する役
目を果たしている。

【００４０】又、供給ローラ２２と剥ぎ取りローラ２３
とに接して配置された、ウレタン製の弾性ブレード２５
は、供給ローラ２２にトナーを薄層コートし、更にトリ
ボ付与効果ももたらしている。又、この弾性ブレード２
５は、剥ぎ取りローラ２３に対しては、現像ローラ２１
より剥ぎ取ったトナーを除去する作用をなす。

【００４１】一成分トナーを用いる利点としては、二成
分現像剤のようにトナーとキャリアの混合比を検知する
手段を必要としない点が挙げられる。本実施例において
用いた第１の現像装置６の具体的構成は、次の通りであ
った。現像ローラ２１外径３２ｍｍ供給ローラ２２外径２０ｍｍ剥ぎ取りローラ２３外径２０ｍｍ弾性ローラ２４外径１５ｍｍ弾性ブレード２５厚さ２ｍｍ現像ローラ２１と供給ローラ２２の間隔０．３ｍｍ現像ローラ２１と剥ぎ取りローラ２３の間隔０．３ｍｍ現像ローラ２１と感光体１の間隔０．３ｍｍ

【００４２】本実施例に用いた黒色樹脂トナーは、上記
の弾性ブレード２５と摺擦することにより、（＋）の保
有電荷を持つような、材料を選択した。

【００４３】又、電圧の印加方法としては、現像ローラ
２１に２０００Ｈ_Z 、１３００Ｖ_PP交流電圧に＋３４０
Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加し、更に現
像ローラ２１と供給ローラ２２間に＋１６０Ｖの直流電
圧を印加し、供給ローラ２２の電位が現像ローラ２１の
電位より常に１６０Ｖ高くなるようにバイアスを設定し
た。又、剥ぎ取りローラ２３は、アースに落とし、現像
ローラ２１との電位差によって、トナーの剥ぎ取りが行
なえるようにした。

【００４４】第２の赤色トナーの現像を行なうために用
いた現像装置は、実施例１と全く同様の装置を使用し、
同様の方法にて電圧印加をなった。

【００４５】以上の構成とされる第１の現像装置６及び
第２の現像装置７を用いて従来例と同様の方法にて画像
出しを行なったところ、実施例１と同様に、非画像部へ
のかぶりトナーの付着がなく、良好な２色画像を得るこ
とができた。

【００４６】実施例３この実施例においては、本発明が、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色トナー像を、ドラム状の感
光体上において重ね合わせ、フルカラー画像を形成す
る、多色電子写真装置に具現化された場合について説明
する。

【００４７】図４にて、感光体１は矢印方向に回転し、
その回転方向に沿って、感光体１を一様帯電する帯電器
２、像露光手段Ｅ、露光後の潜像の現像を行なう、それ
ぞれ異なる現像剤を収容したイエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラック現像装置３１〜３４、現像後の多色トナー
像を転写材Ｐに一括転写を行なう転写手段８、転写工程
後に感光体１上の残留トナーを除去するクリーニング装
置１０、前露光ランプ３５が配置される。

【００４８】現像装置３１〜３４は、実施例１で説明し
た図１に示される現像装置６と同じ構成の装置を使用
し、バイアスの印加方法も同様に行なった。

【００４９】本実施例における潜像形成方法としては、
像露光手段Ｅに半導体レーザーを用いて４画素×４画素
のディザ法により、各色１７階調の再現を行なった。

【００５０】ここで、図５を参照して、簡単にレーザー
走査部ＬＳの説明を行なう。このレーザー走査部ＬＳに
よりレーザー光を走査する場合には、まず入力された画
像信号に基づき発光信号発生器１０１により固体レーザ
ー素子１０２を所定タイミングで明減させる。そして固
体レーザー素子１０２から放射されたレーザー光は、コ
リメータレンズ系１０３により略平行な光束に変換さ
れ、さらに矢印ｂ方向に回転するポリゴンミラー１０４
により矢印Ｃ_O 方向に走査されると共に、ｆθレンズ１
００、即ち、レンズ群１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに
より感光体１の被走査面１０６にスポット状に結像され
る。

【００５１】このようなレーザー光の走査により感光体
１の被走査面１０６上には画像−走査分の露光分布が形
成され、さらに各走査毎に被走査面１０６を前記走査方
向とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、該被走査
面１０６上に画像信号に応じた露光分布が得られる。

【００５２】このような、像露光手段Ｅによって潜像を
形成する際、前記のような原因で、前段階において感光
体１上にトナーが存在し、その上から潜像を形成する場
合、同露光量にて像露光を行なった場合には、トナーが
ない場合よりも、潜像コントラストが、少なくなってし
まう。

【００５３】そこで、潜像コントラストを同等にしてや
るためには、トナーがある場合には、そのトナー量に応
じて絶対露光量を補正しなければならない。補正方法と
しては、露光時間を変化させる方法と、露光強度を変化
させる方法とが、考えられるが、本実施例においては、
後者の露光強度を変化させる方法により補正を行なっ
た。

【００５４】具体的には、レーザー素子１０２を流れる
電流を制御することにより、露光強度補正を行なった。
又、補正する際には、走査部で得られた信号値から感光
体１上の各色トナー量を予測し、各色トナーによる潜像
コントラストのズレを各色トナー量に対応して露光強度
を変化させることにより行なった。

【００５５】本実施例において使用した半導体レーザー
のレーザー素子１０２を流れる電流値と露光強度の関係
は、図６に示す通りであった。

【００５６】各色の潜像時の露光量補正は、表１に示す
ように、前段階における各色トナーの、あり（図中
○）、なし（図中×）によって、レーザー素子１０２の
電流値を変化させることにより行なった。

【００５７】

【表１】

【００５８】本実施例のように、感光体１上にて各色ト
ナー像を重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置にお
いて、現像装置には、直流電界によって現像ローラに正
規トナーのみを薄層コートして現像を行なう方式を採用
し、更に、先のトナーの影響によって発生する潜像コン
トラストの低下を画像信号から予測される先の各色トナ
ー量に対応して露光量補正を行なうことにより、得られ
る画像は、かぶりトナーのないすっきりとした画像とな
り、又、色再現性も良く、文字やラインも鮮明に再現で
きる、極めて良好な画像を得ることができる。

【００５９】（第２の発明）従来、画像形成装置の中で
高速且つ低騒音プリンタとして、電子写真方式を採用し
たレーザービームプリンタがある。その代表的な用途
は、電子写真感光体にレーザービームを照射するか、照
射しないかによって、文字、図形等の画像を形成する２
値記録である。そして、一般には、文字、図形等の記録
は中間調を必要としないので、プリンタ構造も簡単にで
きる。

【００６０】ところが、このような２値記録方式であっ
ても中間調を表現できるプリンタがある。斯かるプリン
タとしてはデイザ法、濃度パターン法等を採用したもの
が良く知られている。

【００６１】しかし、周知の如く、デイザ法、濃度パタ
ーン法を採用したプリンタでは高解像が得られない。そ
こで、近年、記録密度を低下させずに高解像を得つつ各
画素において中間画素を形成する方式が提案されてい
る。この方式は、画像信号によって、レーザービームを
パルス幅（ＰＷＭ）変調することにより中間調画素形成
を行うもので、このＰＷＭ方式によれば高解像度且つ高
階調性の画像を形成でき、従って、高解像度と高階調性
を必要とするカラー像形成装置にはこの方式が欠かせな
いものとなっている。

【００６２】すなわち、このＰＷＭ方式によると、１画
素毎に、ビームスポットにより形成されるドットの面積
階調を行うことができ、記録すべき画素密度（記録密
度）を低下させることなく同時に中間調を表現できる。

【００６３】ところが、このＰＷＭ方式においても、画
像形成、特に、高画質のカラー画像形成を行なう画像形
成装置において、所定のプロセスを介して像担持体とし
ての感光体上に形成された潜像を現像する際、２成分磁
気ブラシ法による現像装置を用いて現像を行なう場合が
多いが、従来では、感光体上に形成されたドット像が現
像時に再現されず、特にハイライト部のガサツキが発生
してしまうことが多かった。

【００６４】このドット像は、前記した２値記録の場合
も発生するが、特にＰＷＭ方式においては、感光体上の
潜像を高密度に形成したにも拘らず、ハイライト部での
ガサツキが顕著に発生してしまう。

【００６５】従って、第２の発明の目的は、像担持体上
に照射するビームスポットのスポット面積に対して、現
像スリーブ上の磁気ブラシの密度を制御することによ
り、ハイライト部における階調性、均一性に優れ、ガサ
ツキのない高品位の画像を得ることのできる画像形成装
置を提供することである。

【００６６】第２の発明を実施例４及び５にて更に詳し
く説明する。

【００６７】実施例４図１２は、第２の発明に係る画像形成装置の一実施例の
概略構成を示すものである。本実施例にて画像形成装置
は、公知の電子写真方式を使用したフルカラーのレーザ
ービームプリンタとされ、プリンタ機構部Ａ、給紙部
Ｂ、排紙部Ｃなどから構成される。

【００６８】このような電子写真式レーザービームプリ
ンタの構成及び作用は、当業者には周知であるので、こ
こでは簡単に説明する。つまり、プリンタ機構部Ａは、
矢印方向に回転する像担持体としての感光ドラム１と、
該感光ドラム１の周囲に、感光ドラム１の回転方向に沿
って順次、帯電器２、４つの現像器、即ち、マゼンタ現
像器５１Ｍ、シアン現像器５１Ｃ、イエロー現像器５１
Ｙ、ブラック現像器５１Ｂｋを搭載した回転式現像装置
５１、転写ドラム５２内に配設された転写用帯電器８、
及びクリーニング装置１０、感光ドラム１にレーザービ
ームＥを照射するレーザービームスキャナＬＳなどが配
設される。

【００６９】本実施例で採用されるレーザービームスキ
ャナＬＳは、先に図５に関連して説明したものと同じに
構成することができる。即ち、レーザービームスキャナ
ＬＳはレーザー光源としての半導体レーザー部１０２、
コリメータレンズ１０３、ポリゴンミラー１０４、ｆ−
θレンズ１００などから成っており、半導体レーザ部１
０２は、レーザードライブ回路１０１に接続され、不図
示の画像読取装置や電子計算器等によって演算出力され
るとき、系列のディジタル画素信号の入力を受けて、そ
の信号に対応してＰＷＭ変調されたレーザービームを発
振し、感光ドラム１の面を露光する。

【００７０】このようなレーザービームＥの走査により
感光ドラム１表面には画像一走査分の露光分布が形成さ
れ、更に、各走査ごとに感光ドラム１を所定量回転し
て、該感光ドラム１上に画像信号に応じた露光分布を有
する潜像を形成し、この潜像を現像装置５１にてトナー
像と成し、このトナー像を転写ドラム５２にて搬送され
る転写材、即ち記録紙などに転写するなどの、当業者に
は周知の電子写真プロセスにより記録紙上に顕画像が記
録される。

【００７１】図１３は、本実施例の図１２に示す装置に
採用したＰＷＭ回路のブロック回路図であり、図１４は
このＰＷＭ回路の動作を示すタイミングチャートであ
る。尚、図１３及び図１４において、各信号ａ〜ｆはそ
れぞれ対応している。

【００７２】図１３において、ラッチ回路４０１、レベ
ル変換器４０２、Ｄ／Ａコンバータ４０３を経て得られ
た画像信号ｅは、コンパレータ４０４に入力する。又、
発振器４０６から出力された信号ａは、１／２分周器４
０８により１／２に分周されて前記ラッチ回路４０１に
入力する。

【００７３】一方、この信号ａは、三角波発生器４０７
により−１Ｖのピークを有する三角波信号ｄとされ、上
記コンパレータ４０４に入力する。そして、コンパレー
タ４０４からの比較された信号は、レベル変換器４０５
によりＰＷＭ信号ｆとされ、前記半導体レーザー部１０
２を駆動するレーザードライバ回路１０１に入力する。

【００７４】図１５は、本実施例のレーザービームプリ
ンタに使用される回転式現像装置５１の、感光ドラム１
に対向した現像位置に配置された一つの現像器、本実施
例ではマゼンタ現像器５１Ｍ付近の拡大断面図である。

【００７５】現像器５１Ｍは、感光ドラム１に対向配置
された現像スリーブ５３を有する。該現像スリーブ５３
は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ３１６の如き非磁性材
料で構成される。現像スリーブ５３は、現像容器５４の
長手方向に形成した横長開口に回転自在に配置され、矢
印方向に回転駆動される。

【００７６】又、現像スリーブ５３内には、内部に固定
磁界発生手段としての磁石（マグネット）５５が配置さ
れる。磁石５５はＮ極の磁極５５ａ、現像極であるＳ極
の磁極５５ｂ、Ｎ極の磁極５５ｃ、搬送極であるＳ極の
磁極５５ｄの４磁極を有する。磁石２３は永久磁石或は
電磁石とすることができる。

【００７７】現像スリーブ５３の上方に、現像スリーブ
５３の長手方向に沿って、現像剤規制部材としての非磁
性ブレード５６が配設される。該ブレード５６は、例え
ばＳＵＳ３１６にて作製することができる。又、非磁性
ブレード５６の内側に前端面を現像剤案内面５７ａとし
た磁性粒子限定部材５７が設けられる。

【００７８】又、現像スリーブ５３の下方には、現像容
器５４の下部分に溜る現像剤を封止するためにシール部
材５８が設けられる。該シール部材５８は弾性を有して
おり、現像スリーブ５３の回転方向に向って曲げられ、
現像スリーブ５３表面側を弾性的に押圧している。

【００７９】現像剤Ｄは、磁性キャリアと、非磁性或は
弱磁性のトナーを含有する二成分現像剤とされ、トナー
Ｔは現像容器５４の上方に設けたトナーホッパ５９から
補給される。トナーホッパ５９には、トナー濃度検出セ
ンサー（不図示）によって得られる出力に応じて作動す
るトナー補給ローラー６０が配置され、ローラー６０の
回転、停止によってトナーＴの補給を行う。センサとし
ては、例えば現像剤の体積検知方式、圧電素子、インダ
クタンス変化検知素子、交番バイアスを利用したアンテ
ナ方式、光学濃度を検知する方式を利用することができ
る。

【００８０】本実施例においてトナーは、着色樹脂粒子
（結着樹脂、着色剤、必要に応じてその他添加剤を含有
する）或は、更に疎水性コロイダルシリカ微粉末の如き
外添剤が外添されている着色樹脂粒子などとされる。本
実施例においては負帯電性のポリエステル系樹脂で体積
平均粒径が８μｍのトナーを用いた。磁性キャリアにつ
いては後で詳しく説明する。

【００８１】トナーＴが補給されたフレッシュ現像剤は
スクリュー６１によって搬送されながら混合・撹拌され
る。従ってこの搬送中において、補給されたトナーにト
リボ付与が行われる。しきり板６３は、現像器の長手方
向両端部において切り欠かれており、この部分でスクリ
ュー６１によって搬送されたフレッシュ現像剤がスクリ
ュー６２へ受け渡される。

【００８２】又、現像スリーブ５３上の現像後の回収現
像剤は、現像容器内に回収した後、搬送極であるＳ極５
５ｄ付近で、スクリュー６２によって搬送されてきたフ
レッシュ現像剤と交換される。

【００８３】現像容器５４内に設けられた搬送スクリュ
ー６４は、現像スリーブ５３の軸方向の現像剤の量を均
一化するためのものである。つまり、現像スリーブ５３
の回転に従って現像スリーブ５３上を搬送されてきた現
像剤は、搬送スクリュー６４によって現像スリーブ軸方
向に搬送されて均一化され、現像剤の一部は現像スリー
ブ上の現像剤の搬送方向とは、逆方向に反転して押し戻
される。

【００８４】本実施例にて、非磁性ブレード５６の端部
と現像スリーブ５３表面との距離ｄは５０〜９００μ
ｍ、好ましくは１５０〜８００μｍとされる。この距離
ｄが５０μｍより小さいと磁性キャリアがこの間に詰ま
り、現像剤層にムラを生じ易いと共に、良好な現像を行
うのに必要な現像剤を塗布することができず濃度の薄
い、且つムラの多い現像画像しか得られない傾向があ
る。

【００８５】この現像容器５４内における現像スリーブ
５３表面近傍の磁性キャリアは、磁気力、重力に基づく
拘束力と、現像スリーブ５３が矢印ｂ方向に回転駆動さ
れることによる現像スリーブ移動方向への搬送力との釣
合によって、現像スリーブ表面から離れるに従ってその
動きが遅くなる。もちろん重力の影響により落下するも
のもある。

【００８６】従って、磁極５５ａ、５５ｄの配設位置
と、磁性キャリアの流動性及び磁気特性を適宜選択する
ことにより、磁性キャリアは、現像スリーブ５３に近い
程磁極５５ａ方向に移動する磁性キャリア層を形成す
る。この磁性キャリア層の移動により、現像スリーブ２
２の回転に伴なって現像領域へと磁性キャリア及びトナ
ーが搬送され現像に供される。

【００８７】このような構成の現像器において、上述し
たように、従来の問題点について検討したところ、ドッ
ト潜像に対する現像領域での、即ち、現像器が感光体と
対向している位置での現像スリーブ上の磁気ブラシの密
度と、得られる画質とが密接に関連していることが分か
った。

【００８８】２成分磁気ブラシ法は、一般に、トナー及
び磁性キャリアを現像容器内で撹拌してトナーを帯電
し、次いで、マグネットを内包する現像スリーブ５３に
てこの現像剤を担持し、そして現像領域まで搬送し、感
光体１と現像スリーブ５３との電位差を利用して、現像
スリーブ５３上のトナーを感光体１へと付与することに
より感光体１上の潜像を現像する。従って、微小ドット
再現性に対しては、現像スリーブ５３上に形成される、
現像剤のブラシの状態が大きく影響する。

【００８９】特に、レーザーのＰＷＭ方式を利用した画
像形成装置においては、ハイライト部は、特に微小なド
ット像となるため、現像剤のブラシの状態に起因するガ
サツキが発生することになる。

【００９０】現像スリーブ５３上の磁気ブラシの密度を
変化させる方法としては、磁性キャリアの磁気特性を変
化させるものがある。

【００９１】表１に、フェライト系キャリアにおいて飽
和磁化（σ_S ）を４０から２２０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）ま
で変化させたキャリア（保持力は０（Ｏｅ）、キャリア
径は８０μｍで一定）を用いて、現像スリーブ上の磁気
ブラシの密度を測定した結果を示す。飽和磁化が減少す
るにつれ磁気ブラシは密になる。

【００９２】

【表２】

【００９３】次に、表２のサンプルの磁性キャリアを用
い、レーザービームのスポット面積を変化させて、画質
を評価した。

【００９４】レーザーのスポット面積を小さくして行く
ことは、記録密度を高くすることに相当する。そこで、
記録密度が２００ｄｐｉ〜４００ｄｐｉに相当する各レ
ーザースポットに対して、ＰＷＭ方式により画像を形成
し、画質を評価した結果が表３である。

【００９５】表３を見れば分かるように、レーザースポ
ット面積が小さくなるにつれて、磁気ブラシの密度が高
くないとガサツキが発生し画質が良くないことが分かっ
た。

【００９６】

【表３】

【００９７】以上の結果から、レーザービームのスポッ
ト面積Ｓ（１／ｅ² 径）に対して磁気ブラシ密度Ｄを、Ｄ＞１／（１６０×Ｓ）Ｓ：スポット面積（ｍｍ² ）Ｄ：ブラシ密度（本／ｍｍ² ）となるような磁気ブラシを現像スリーブ上に形成するこ
とによってガサツキを解消し、ハイライト再現性、均一
性に優れた画像形成を行うことができる。

【００９８】一般に、アナログ画像においても磁気ブラ
シの密度が疎であると、ガサツキが発生するが、本実施
例に用いられる画像形成装置のように、レーザービーム
のパルス幅変調によりドット面積を変えて、階調を表現
する方式では、微小なドット潜像が形成されるハイライ
ト部では、磁気ブラシの密度が低いと、現像時にドット
の欠落等が生じ、更に顕著なガサツキが発生してしまう
ことになる。

【００９９】本発明によれば、レーザービームのスポッ
ト面積Ｓに対して前記式に示す密度で磁気ブラシを形成
すれば、レーザービームのＰＷＭ方式の長所である記録
密度を低下させずに階調表現が可能であり、更に、ハイ
ライト再現性の優れた、しかも均一性の高い画像を得る
ことができる。

【０１００】（第３の発明）従来、乾式現像剤を有する
現像装置を使用して、例えば感光ドラムとされる像担持
体上に形成された潜像を可視像と成す電子写真装置のよ
うな画像形成装置においては、画像安定化のために様々
な努力がされてきた。

【０１０１】２成分の乾式現像剤を使う現像装置におい
ては、トナーとキャリアの比率を一定に保つために、ト
ナー濃度センサーの改良が続けられている。これは、２
成分現像剤を使用する場合には、現像装置内のトナー濃
度が画像に与える影響が非常に大きく、トナー濃度の調
整が良好に行なえれば、画像の安定化に関して非常に有
利になるからである。

【０１０２】一方、１成分の乾式現像剤は、トナー濃度
という概念は存在せず、何らの制御を必要とすることな
く安定状態を比較的長く保つことができる。しかしなが
ら、、長い間の使用によってトナーの現像特性は、徐々
に初期の状態から変化してしまうことが知られている。
これは、現像され難いトナーが選択的に残っていくため
で、全体として、徐々にトナーが劣化していくのが原因
である。とくに近年トナーの小粒径化にともない、初期
の画像品位が向上してきており、劣化による画像品位の
低下が問題になっている。

【０１０３】画像品位の低下として、もっとも顕著に現
れるのが、画像濃度の低下である。このため、複写枚数
をカウントしてある枚数になると、より濃度の出る現像
条件に変化させる方法や、感光ドラム上に検査用のパッ
チ潜像を現像し、その濃度を測定しながら現像条件を変
化させる方法が知られている。

【０１０４】しかしながら、このような方法は本質的な
解決にはなっていない。つまり、現像条件は、そもそも
トナーの帯電量に大きく依存しており、画像の品位の変
化は、このトナーの帯電量と、現像条件の不一致から来
るものである。前記方法は、トナーの帯電量の変化によ
る２次的な現象を捕える手段ではあるが、例えば、パッ
チ検査方法による濃度のフィードバックは、最大濃度に
関しては、ある程度の保証はできるが、画像の鮮鋭度、
かぶり、などに関しては、劣化を補正できる保証はな
い。

【０１０５】従って、第３の発明の目的は、測定された
トナーの帯電量に応じて、最適現像バイアス条件を設定
することによって、トナーの帯電量の変動により生じる
画像の劣化を防ぎ、常に高品質の画像を得ることのでき
る画像形成装置を提供することである。

【０１０６】第３の発明を実施例５〜１２にて更に詳し
く説明する。

【０１０７】実施例５図１６は、第３の発明に係る画像形成装置の一実施例の
概略構成を示すもので、先に説明した電子写真式のレー
ザービームプリンタなどとされる。

【０１０８】本実施例にて、潜像担持体であるＯＰＣ感
光ドラム１は矢印方向に回転し、又感光ドラム１の周囲
には、該感光ドラム１を均一に帯電する帯電装置２が配
置され、例えば図５にて説明したようなレーザービーム
露光装置ＬＳなどにて画像露光Ｅが行なわれ、感光ドラ
ム１上に潜像が形成される。この潜像は現像装置８０に
て可視像、即ち、トナー像とされ、その後、図示しては
いないが、トナー像は記録紙などに転写される。

【０１０９】現像装置８０は、現像容器８１を備え、現
像容器８１内には、本実施例では磁性１成分現像剤が収
容された。現像容器８１の、感光ドラム１と対向した開
口部には、本実施例では、ＳＵＳ製の直径２０ｍｍとさ
れる現像スリーブ８２が矢印方向に回転自在に配設され
る。又、現像容器８１内には、撹拌部材８３が設置さ
れ、現像剤を撹拌し、現像スリーブ８２へと供給する。
更に、現像スリーブ８２には、現像バイアス電源８４に
よってＡＣ（５００Ｈ_Z 〜４０００Ｈ_Z 、５００Ｖ_PP〜
２５００Ｖ_PP）及びＤＣ（１００Ｖ〜−８００Ｖ）の現
像バイアス電圧が印加される。

【０１１０】本実施例によると、感光ドラム１の外周囲
には、更に、感光ドラム１上にトナーパッチを形成する
ためのパッチ潜像形成手段７０とされる２００ｄｐｉの
ＬＥＤアレー（波長６８０ｎｍ）が配置される。この手
段７０にて形成されたパッチ潜像は、現像装置８０にて
現像され、この現像されたパッチは、赤外ＬＥＤとＳｉ
フォトディテクターからなるパッチ検出装置７１で読み
取られ、画像信号とされる。

【０１１１】このパッチ検出装置７１で検出された画像
信号は、画像信号処理装置７２でトナー現像量に変換さ
れる。一方、感光ドラム１に流れた電荷を測定するクー
ロンメータ７３が設けられ、このメータ７３にて計測さ
れた移動電荷量と、画像信号処理装置７２で計算された
トナー現像量のデータとを用いて、演算装置７４でトナ
ーの帯電量が計算される。計算結果は、現像バイアス制
御装置８５に送られ、現像バイアス電源８４を制御し、
現像スリーブ８２の現像バイアス電圧を適正値に設定す
る。

【０１１２】更に説明すると、帯電装置２により−７０
０Ｖに帯電された感光ドラム１に対し、パッチ潜像形成
手段７０は、２ｃｍ×２ｃｍの領域を残して全面露光を
行う。この潜像は、現像スリーブ８２に標準の現像バイ
アス（後述）を印加することにより現像される。パッチ
検出装置７１で求められる値は、赤外ＬＥＤからの光を
磁性トナー中のフェライトが吸収する吸収量であり、こ
の量は単位面積当たりのトナー量に比例するために、こ
れを２ｃｍ×２ｃｍの面積当たりの値に直したトナー
量、即ちトナー現像量を算出した。このトナー現像量
（Ｍ）と、クーロンメータ７３で求められた移動電荷量
（Ｑ）とのデータから、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が求
められる。

【０１１３】図１７は、本実施例の装置における標準の
現像バイアス値と潜像電位との関係を示す。

【０１１４】潜像の画像部電位（Ｖ_D ）は、標準で−７
００Ｖであり、非画像部電位（Ｖ_L）は−１５０Ｖであ
る。又、現像バイアスのＤＣ値（Ｖ_dc）は−２５０Ｖで
あり、現像バイアスのＡＣ値は、標準は振幅（Ｖ_pp）１
３００Ｖ、周波数（Ｖ_f ）１８００Ｈ_Z である。この場
合に、トナーの帯電量は４μＣ／ｇに設定されている。

【０１１５】現像されているトナーの帯電量が適性か或
いは適性より低く、且つ現像トナーが少ない場合は、現
像バイアスのＤＣ値をよりコントラストの大きい方向に
変化させることにより、画像濃度を一定に保つことがで
きた。

【０１１６】実施例６実施例５で説明した電子写真式のレーザービームプリン
タの現像装置８０において、トナーの挙動は、帯電量と
電界によって、その飛翔距離Ｘは次式のように表され
る。

【０１１７】Ｘ＝Ｃ・（Ｑ・Ｖ_e ）／Ｖ_f ² ここで、Ｑは帯電量、Ｖ_e は作用する電場、Ｖ_f は周波
数、Ｃは定数である。

【０１１８】上記式は、電場Ｖ_e が大きければ大きいほ
ど、トナーは遠くまで飛べることを示している。このト
ナーの到達距離Ｘの変化が、画像の変動の主要因であ
る。

【０１１９】図１８に、トナー帯電量の変化に対して現
像ＡＣバイアス電圧Ｖ_ppを適性化する制御を、コピー１
００枚毎に行った場合（ａ）と、行わない場合（ｂ）
の、画像濃度の変化を示す。通常、コピーの初期は、十
分な帯電が行われておらず、濃度が出ない現象が見受け
られ、又、コピー枚数が多くなるほど、トナー帯電量が
多くなり適性帯電量になると、濃度は飽和することが知
られているが、図１８から、本発明に従ってトナー帯電
量検出の制御を行うことによって、この現象は見られな
くなったことが分かる。

【０１２０】実施例５においては、画像濃度の補正にコ
ントラストを大きくしているために、画像濃度だけでな
く画像のかぶり濃度も大きくなってしまうという欠点が
あったが、本実施例によると、上記制御によって、かぶ
りを起こさせないで、画像濃度を適正化できるという効
果が達成される。

【０１２１】実施例７実施例５で説明した電子写真式のレーザービームプリン
タの現像装置８０において、実施例７で説明したよう
に、トナーの挙動は、帯電量と電界によって、その飛翔
距離Ｘは次式のように表される。

【０１２２】Ｘ＝Ｃ・（Ｑ・Ｖ_e ）／Ｖ_f ² ここで、Ｑは帯電量、Ｖ_e は作用する電場、Ｖ_f は周波
数、Ｃは定数である。

【０１２３】上記式は、周波数Ｖ_f が低ければ低いほ
ど、トナーは遠くまで飛べることを示している。このト
ナーの到達距離Ｘの変化が、画像の変動の主要因であ
る。

【０１２４】トナー帯電量の変化に対して現像ＡＣバイ
アスの周周波数Ｖ_f を適性化する制御を行ったところ実
施例６と同様な結果を得た。

【０１２５】本実施例によるこの制御は、画像濃度だけ
でなく、画像の均一化に対しても大きな効果を上げるこ
とができる。又、トナー帯電量が低い時に起こる画像の
鮮鋭度の劣化にも効果があった。画像濃度は実施例５又
は６の方法でも、適性化することができたが、これは、
トナー帯電量が低いときに周波数Ｖ_f を下げ十分な飛翔
時間を与えることによる効果である。

【０１２６】実施例８本実施例では、実施例５で説明した電子写真式のレーザ
ービームプリンタの現像装置８０において、トナーの帯
電量が、５．５μＣ／ｇより大きく、且つトナー現像量
が少なくなる現象に対して、以下のような制御を行っ
た。

【０１２７】つまり、現像スリーブ８２上のトナー帯電
量が高すぎる場合には、現像スリーブとの鏡映力で、ト
ナーが飛翔できなくなったり、引き戻しバイアスの影響
を受け過ぎて現像スリーブ上に全て引き戻されてしま
う。

【０１２８】この解決のためには、図１９に示すよう
に、現像側（ａ）に強く短時間の電界をかけ、引き戻し
側（ｂ）は通常電界とされる、非対称デューティバイア
スが知られている。

【０１２９】低温、低湿環境で、コピーを続けた場合、
現像スリーブ上のトナーの帯電量は、徐々に上がってく
る。本実施例にて、トナー帯電量が、適性範囲を越え５
μＣ／ｇより大きくなったときに、デューティ比を変化
させる制御を行ったところ、画像濃度を一定に保つこと
ができた。

【０１３０】実施例９本実施例では、実施例８において、現像バイアスをＤＣ
成分のみで行うことにより、引き戻しバイアスの影響を
受けずに、標準より高いトナー帯電量の測定を行なうこ
とができた。

【０１３１】実施例１０トナー帯電量の測定は、実施例５に示される方法に限る
ものではなく、如何なる方法にても行なうことができ
る。本実施例は、その一例を示す。

【０１３２】図２０は、実施例５と同様の電子写真式の
レーザービームプリンタを示すものであって、潜像担持
体であるＯＰＣ感光ドラム１は矢印方向に回転し、又感
光ドラム１の周囲には、該感光ドラム１を均一に帯電す
る帯電装置２が配置され、レーザービーム露光装置（図
示せず）などにて画像露光Ｅが行なわれ、感光ドラム１
上に潜像が形成される。この潜像は現像装置８０にて可
視像、即ち、トナー像とされ、その後、図示してはいな
いが、トナー像は記録紙などに転写される。

【０１３３】現像装置８０は、現像容器８１を備え、現
像容器８１内には、本実施例では磁性１成分現像剤が収
容された。現像容器８１の、感光ドラム１と対向した開
口部には、本実施例では、ＳＵＳ製の直径２０ｍｍとさ
れる現像スリーブ８２が矢印方向に回転自在に配設され
る。又、現像容器８１内には、撹拌部材８３が設置さ
れ、現像剤を撹拌し、現像スリーブ８２へと供給する。
更に、現像スリーブ８２には、現像バイアス電源８４に
よってＡＣ（５００Ｈ_Z 〜４０００Ｈ_Z 、５００Ｖ_PP〜
２５００Ｖ_PP）及びＤＣ（１００Ｖ〜−８００Ｖ）の現
像バイアス電圧が印加される。

【０１３４】本実施例によると、感光ドラム１の外周囲
には、更に、感光ドラム１上にトナーパッチを形成する
ためのパッチ潜像形成手段７０とされる２００ｄｐｉの
ＬＥＤアレー（波長６８０ｎｍ）が配置される。この手
段７０にて形成されたパッチ潜像は、現像装置８０にて
現像され、この現像されたパッチは、赤外ＬＥＤとＳｉ
フォトディテクターからなるパッチ検出装置７１で読み
取られ、画像信号とされる。

【０１３５】このパッチ検出装置７１で検出された画像
信号は、画像信号処理装置７２でトナー現像量に変換さ
れる。一方、現像バイアス電源８４には、現像時に感光
ドラム１に流れた電流量を時間積分することのできる電
流量積分装置７５が接続される。この電流量積分装置７
５にて計測された電荷量と、画像信号処理装置７２で計
算されたトナー現像量のデータとを用いて、演算装置７
４でトナーの帯電量が計算される。計算結果は、現像バ
イアス制御装置８５に送られ、現像バイアス電源８４を
制御し、現像スリーブ８２の現像バイアス電圧を適正値
に設定する。

【０１３６】更に説明すると、帯電装置２により−７０
０Ｖに帯電された感光ドラム１に対し、パッチ潜像形成
手段７０は、２ｃｍ×２ｃｍの領域を残して全面露光を
行う。この潜像は、現像スリーブ８２に標準の現像バイ
アス（後述）を印加することにより現像される。パッチ
検出装置７１で求められる値は、赤外ＬＥＤからの光を
磁性トナー中のフェライトが吸収する吸収量であり、こ
の量は単位面積当たりのトナー量に比例するために、こ
れを２ｃｍ×２ｃｍの面積当たりの値に直したトナー
量、即ちトナー現像量を算出した。このトナー現像量
（Ｍ）と、電流量積分装置７５にて求められた移動電荷
量（Ｑ）とのデータから、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が
求められる。

【０１３７】上記本実施例の方法により測定されたトナ
ー帯電量を使用しても、先の実施例と同様の作用効果を
得ることができる。

【０１３８】実施例１１実施例５から１０においては、対象とするトナーは磁性
１成分トナーであったが、本発明はこれに限定されるも
のではない。パッチによるトナー現像量の検出時に、反
射光量をモニターすることにより非磁性１成分トナーを
使用した場合にも同様の制御を行い、同様な作用効果を
達成し得る。

【０１３９】実施例１２実施例５、１０、１１のそれぞれの構成において、トナ
ー帯電量を検知するためのパッチを形成する際に、２個
のパッチ潜像を形成し、それぞれに対し、ＤＣ成分又は
ＡＣ成分の異なる現像バイアスでこのパッチ潜像の現像
を行った。この２つのパッチのトナー現像量とトナー帯
電量を比較することにより、制御の方向性が正しくなる
確認を行うことができる。これにより実施例５から８に
示されるような、異なった制御を選択しながら画像補正
を行うことが可能となる。

【０１４０】上記各実施例で説明したように、第３の発
明によれば、現像装置が、静電潜像が形成される潜像担
持体と、前記潜像を可視化する非接触現像装置と、トナ
ーの帯電量を検出する装置と、印加電界を可変できるバ
イアス電源装置を有する構成とされるために、測定され
たトナーの帯電量に応じて、最適現像バイアス条件を設
定することができ、現像条件において本質的なトナーの
帯電量の変動により生じる画像の劣化を防ぐことができ
る。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明のように、第１の発明の画像形
成装置によれば、像担持体上に複数色のトナー像を形成
し、転写材に一括転写を行なう、いわゆる多色モードを
有する画像形成装置において、少なくとも最終色よりも
前の現像を行なう際の現像器は、像担持体に対して非接
触に配置された現像剤担持部材と、この現像剤担持部材
に近接して配置された現像剤供給部材とを有し、両部材
間の電界によって現像剤担持部材表面に現像剤供給部材
により正規の極性に帯電された現像剤を薄層コートして
やり、この現像剤担持部材によって像担持体上の潜像を
顕像化する構成とされるために、現像剤担持部材が現像
領域に逆極性に帯電してしまった現像剤を搬送すること
がなく、そのために、非画像部への不要現像剤の付着を
防ぎ良好な画像を得ることができる。

【０１４２】さらに、本発明の画像形成装置において、
特に２色以上の現像剤を、感光体のような像担持体上に
おいて重ね合わせなければならない場合にも、上記構成
に加えて、潜像形成時の１画素当たりの像露光量を、像
担持体上の現像剤量に対応して補正することにより、色
再現性やラインの再現性が良く、かぶりトナー等による
にごりのない良好な多色画像を得ることができる。

【０１４３】第２の発明の画像形成装置によれば、像担
持体上に照射するビームスポットのスポット面積に対し
て、現像剤担持部材上の磁気ブラシの密度を制御する構
成とされるので、ハイライト部における階調性、均一性
に優れ、ガサツキのない高品位の画像を得ることができ
る。

【０１４４】第３の発明の画像形成装置によれば、測定
されたトナーの帯電量に応じて、最適現像バイアス条件
を設定することによって、トナーの帯電量の変動により
生じる画像の劣化を防ぎ、常に高品質の画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置に使用される現像装
置の一実施例の断面図である。

【図２】現像ローラ、供給ローラ及び剥ぎ取りローラの
電位関係を示す図である。

【図３】本発明に係る画像形成装置に使用される現像装
置の他の実施例の断面図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の一実施例の構成図
である。

【図５】レーザービーム露光手段の構成を示す図であ
る。

【図６】レーザー素子電流値と露光強度の関係を示すグ
ラフである。

【図７】本発明に係る画像形成装置を具現化し得る２色
用レーザービームプリンタの構成図である。

【図８】図７の装置における像形成プロセスに従った感
光体表面電位を説明する図である。

【図９】現像装置の他の構成を示す断面図である。

【図１０】現像装置の他の構成を示す断面図である。

【図１１】従来装置における像形成プロセスに従った感
光体表面電位を説明する図である。

【図１２】本発明に係る画像形成装置を具現化し得るフ
ルカラー用レーザービームプリンタの構成図である。

【図１３】ＰＷＭ回路を示すブロック図である。

【図１４】図１３の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図１５】図１２の装置に使用し得る現像装置の一実施
例の断面図である。

【図１６】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す
レーザービームプリンタの構成図である。

【図１７】潜像電位及び現像バイアス電位の関係を示す
図である。

【図１８】トナー帯電量の変化に対して現像ＡＣバイア
ス電圧Ｖ_ppを適性化する制御を、コピー１００枚毎に行
った場合（ａ）と、行わない場合（ｂ）の、画像濃度の
変化を示すグラフである。

【図１９】現像スリーブに印加される非対称デューティ
バイアスを示す図である。

【図２０】本発明に係る画像形成装置の他の実施例に係
るレーザービームプリンタの構成図である。

【符号の説明】

１像担持体（感光体）６現像剤担持部材（現像ロ
ーラ）１３現像剤供給部材（供給ロ
ーラ）１６現像剤剥ぎ取り手段（剥
ぎ取りローラ）７０パッチ潜像形成手段７１パッチ検出装置７３クーロンメータ７５電流量積分装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ 9122−2Ｈ 15/06 １０１ 15/09 Ｚ 21/00 １１１Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｇ 9186−5ＣＦ 9186−5Ｃ (72)発明者日比野勝東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者仲野正雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に多色の現像像を形成し、この
現像像を一括して転写材に転写する多色モードを有する
画像形成装置において、少なくとも最終色より前の現像
を行なう現像装置は、前記像担持体に対し非接触に配置
された現像剤担持部材と、この現像剤担持部材に近接し
て配置された現像剤供給部材とを有し、この両部材間の
電界によって前記現像剤担持部材表面に前記現像剤供給
部材により現像剤を均一に薄層形成し、この現像剤担持
部材によって前記像担持体上の潜像を顕像化することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体は感光体とされ、少なくと
も２色以上の現像剤を前記感光体上において重ね合わせ
て画像を形成する場合、潜像形成のための像露光時の１
画素当りの像露光量の絶対値を、感光体上の現像剤量に
対応して補正することを特徴とする請求項１の画像形成
装置。。
【請求項３】前記現像剤供給部材から前記現像剤担持
部材へ現像剤を均一に薄層形成するに際し印加される両
部材間の電界は直流電界である請求項１の画像形成装
置。
【請求項４】前記現像剤担持体上の、現像領域におい
て飛翔しなかった現像剤を剥ぎ取り清掃するための剥ぎ
取り手段を有する請求項１の画像形成装置。
【請求項５】レーザー光源からのレーザービームを結
像光学系により像担持体上にビームスポットとして結像
し、該ビームスポットを像担持体上で像担持体に対し相
対的に走査させ、該レーザー光源を記録情報の画像濃度
値に対応して１画素当りのレーザー駆動パルス幅を変調
して像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をト
ナー及び磁性キャリアを有する２成分磁気ブラシ現像装
置で現像する画像形成装置において、前記現像装置の現
像剤担持部材上の磁気ブラシの密度をＤ（本／ｍｍ
² ）、前記ビームスポットのスポット面積をＳ（ｍｍ
² ）（１／ｅ² 径）とすると、Ｄ＞１／（１６０×Ｓ）とするこを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】静電潜像が形成される像担持体と、前記
像担持体上の潜像を可視化する非接触現像装置とを有し
た画像形成装置において、前記現像装置は、トナー現像
量を測定する装置と、前記像担持体に流れる移動電荷量
を検出する装置と、現像剤担持部材への印加電界を可変
できるバイアス電源装置とを有し、そして、検出された
トナー現像量と像担持体移動電荷量とから求められるト
ナー帯電量に応じて前記現像剤担持部材に対する最適現
像バイアス条件を設定することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項７】前記トナー現像量測定装置は、トナーパ
ッチ用の潜像形成装置と、現像されたトナーパッチのト
ナー量を測定するパッチ検出装置とにて構成される請求
項６の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持体移動電荷量検出装置は、ク
ーロンメータであるか、又は現像バイアス回路に設けら
れた電流検出装置である請求項１の画像形成装置。
【請求項９】前記最適現像バイアス条件として、現像
バイアスのＤＣ成分を最適化する請求項１の画像形成装
置。
【請求項１０】前記最適現像バイアス条件として、現
像バイアスのＡＣ成分のピーク値を最適化する請求項１
の画像形成装置。
【請求項１１】前記最適現像バイアス条件として、現
像バイアスのＡＣ成分の周波数を最適化する請求項１の
画像形成装置。
【請求項１２】前記最適現像バイアス条件として、現
像バイアスのＡＣ成分の波形のデュティ比を最適化する
請求項１の画像形成装置。
【請求項１３】前記パッチ部の現像は、現像バイアス
としてＤＣのみを印加して行なう請求項１の画像形成装
置。
【請求項１４】前記非接触現像装置として、磁性１成
分ジャンピング現像装置を使用する請求項１の画像形成
装置。
【請求項１５】前記非接触現像装置として、非磁性１
成分現像装置を使用する請求項１の画像形成装置。
【請求項１６】トナーの帯電量検出用のパッチを現像
する際に、異なる数種類の現像バイアスを使用し、それ
ぞれにおいてトナーの帯電量を求め、現像条件を最適化
することを特徴とする請求項１の画像形成装置。