JPH08190258A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像濃度ムラの小さい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。 【構成】 感光体ドラム10と現像スリーブ21とが対向し
て設けられ、感光体ドラム10上の静電潜像と同一極性の
直流電圧に交流電圧を重畳した交流バイアス電圧を、直
流電源Ｅ_DCと交流電源Ｅ_ACとにより現像スリーブ21に印
加してトナーを飛翔させ前記静電潜像を非接触状態で現
像する画像形成装置において、感光体ドラム10と現像ス
リーブ21との対向する現像領域Ａの現像ギャップＤ_SDの
変動を検出する液晶セルを用いたギャップ検出センサＳ
_Gと、検出された現像ギャップＤ_SDの変動量に応じて、
現像効率が一定になるように随時交流バイアス電圧の交
流成分のピーク・ピーク電圧を調整する調整手段である
バイアス電圧補正回路61とピーク・ピーク電圧可変の交
流電源Ｅ_ACを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式複写装置、
電子写真式プリンター等の画像形成装置に関し、特に現
像ギャップの変動による電界強度の変動によって生じる
現像効率の変動を補償する手段を有する画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を用いてカラー画像を得る画
像形成装置においては、導電性部材の表面に光導電性材
料からなる感光体層を有し、帯電、露光工程を経て該感
光体層に静電潜像が形成され、現像工程を経てトナー粒
子により該静電潜像が顕像化されたトナー画像が該感光
体層上に形成されるものであり、ドラム形状やベルト形
状を有する像担持体の周縁に色の異なったカラートナー
を収納した複数の現像装置が配置してあり、一般には像
担持体である感光体ドラムを複数回回転させ、感光体ド
ラム上の潜像を現像してカラー画像を得るようにしてい
る。かかる装置にあっては、２回目以降の現像には像担
持体面と非接触で現像する非接触現像を行うことが必要
であり、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合した２成
分の現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置が好ま
しく用いられる。

【０００３】従来、この現像装置は、内部に複数の磁極
を有する磁石体からなる磁石ロールを備え回転可能に支
持された円筒状の現像剤担持体を有し、この現像剤担持
体表面にトナー粒子を付着させた磁性キャリアからなる
現像剤層を保持し、対向した像担持体と現像剤担持体と
の最近接領域で、交流バイアス電圧の印加により実際に
トナー粒子が飛翔する領域である現像領域に搬送して現
像を行うもので、トナー粒子の摩擦帯電制御が比較的容
易で、トナー粒子の凝集が起こりにくく、磁気ブラシの
穂立ちがよくて、非接触現像に適していることから多く
用いられている。

【０００４】上記、非接触現像法においては、像担持体
表面と現像剤層で覆われていない現像剤担持体表面との
最近接距離である現像ギャップの変動が画像濃度ムラを
発生し画質を低下させるという問題点があった。最近は
高画質化、フルカラー化に伴う画像品質への要求が高ま
っており、現像ギャップへの要求精度が高くなってい
る。このため、従来、像担持体の画像領域外の部分にコ
ロを当接させて現像剤担持体との間隙を一定に保持する
方法や、現像ギャップを大きく設定して現像ギャップの
相対変動量を小さく抑える方法（特開平6-110309号公
報）、あるいは現像ギャップを検知して、現像ギャップ
を常に一定に保持するよう現像ギャップを制御する制御
手段を備える方法（特開平6-161228号公報）等が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記コロを用
いて現像ギャップを一定に保持する方法では、トナーそ
の他の異物のコロへの付着や挟み込みによって現像ギャ
ップの変動が避けられない。また、現像ギャップを大き
く設定する方法では、現像効率が低下し、また、現像ト
ナー量の画像端部への片寄りを生じるという問題点があ
る。さらに、現像ギャップを一定に保持するよう現像ギ
ャップを自動制御する装置は、装置が複雑となり、組み
立て調整が面倒であり、製造価格が高くなるという問題
点がある。

【０００６】本発明は、上記現像ギャップの変動に起因
する画像濃度ムラの問題点を解決し、画像濃度ムラの小
さい高品質の画像を得ることのできる装置が簡単で組み
立て調整が容易で安価な画像形成装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像担持体
と、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体とが対向し
て設けられ、直流電圧に交流電圧を重畳した交流バイア
ス電圧を前記現像剤担持体に印加してトナーを飛翔させ
前記静電潜像を非接触状態で現像する画像形成装置にお
いて、前記像担持体と前記現像剤担持体との対向する現
像領域の現像ギャップの変動を検出するギャップ検出手
段と、検出された現像ギャップの変動量に応じて、現像
効率が一定になるように交流バイアス電圧を調整する調
整手段と、を有することを特徴とする画像形成装置（第
１発明）および像担持体と、現像剤を担持して搬送する
現像剤担持体とが対向して設けられ、直流電圧に交流電
圧を重畳した交流バイアス電圧を前記現像剤担持体に印
加してトナーを飛翔させ前記静電潜像を非接触状態で現
像する画像形成装置において、前記像担持体と前記現像
剤担持体との対向する現像領域の現像ギャップの変動を
検出するギャップ検出手段と、検出された現像ギャップ
の変動量に応じて、現像効率が一定になるように前記現
像剤担持体の回転数を調整する調整手段と、を有するこ
とを特徴とする画像形成装置（第２発明）によって達成
される。

【０００８】なお、前記直流電圧が前記像担持体上の静
電潜像と同一極性であることが好ましく、また、前記ギ
ャップ検出手段は液晶セルを用いた電界強度センサより
なることを特徴とする前記画像形成装置は好ましい実施
態様である。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の画像形成装置の一例を示す概
略構成図である。

【００１０】図において、10は像担持体である感光体ド
ラムで、例えばＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもの
で接地されて時計方向に駆動回転される。12はスコロト
ロン帯電器で、所定電位に保持されたグリッドとコロナ
放電ワイヤによるコロナ放電によって感光体ドラム10周
面に負の一様な帯電を行いＶ_Hの電位を与える。このス
コロトロン帯電器12による帯電に先立って、前プリント
までの感光体の履歴を除去するために発光ダイオード等
を用いたＰＣＬ11による露光を行って感光体周面の除電
をしておく。

【００１１】感光体ドラム10への一様帯電の後レーザ書
込み装置13により画像信号に基づいた像露光が行われ
る。この像露光はコンピュータ、又は画像読取り装置か
ら入力される画像信号を画像信号処理部によって処理を
行ったのちレーザ書込み装置13に入力して感光体ドラム
10上に潜像形成が行われる。

【００１２】レーザ書込み装置13は図示しないレーザダ
イオードを発光光源とし回転する回転多面鏡131、ｆθ
レンズ132等を経て複数の反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３によ
り光路を曲げられ主走査がなされるもので、感光体ドラ
ム10の回転により副走査がなされて潜像を形成する。本
実施例では像担持体上の画像形成領域である画像部に対
して上記画像信号に基づいて露光を行ない、露光部での
電位の絶対値がＶ_Hより低いＶ_Lになる反転潜像を形成す
る。

【００１３】感光体ドラム10周縁には、詳細は後述する
現像領域の現像ギャップの変動を検出する検出手段と、
検出された現像ギャップの変動量に応じて、現像効率が
一定になる、すなわち同一階調の潜像に対して現像によ
り飛翔付着するトナー量が一定になるように随時交流バ
イアス電圧を調整する調整手段とを備え、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等
の負に帯電した導電性のトナーと磁性キャリアから成る
現像剤をそれぞれ内蔵した現像装置20が設けられてい
て、先ず１色目の現像が磁石体を内蔵し現像剤を保持し
て回転する現像剤担持体である現像スリーブ21によって
行われる。現像剤は層厚規制部材である規制ブレード23
（図２参照）によって現像スリーブ21上に0.05〜0.5mm
の層厚（現像ギャップにおける現像剤担持体上の現像剤
層の厚さで、現像剤層の最高位置の現像剤担持体表面か
らの厚さ）に規制されて保持され、現像領域へと搬送さ
れる。

【００１４】現像領域における現像スリーブ21と感光体
ドラム10との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい0.2〜
1.0mmとして、現像スリーブ21と感光体ドラム10との間
には直流電圧Ｖ_DCに交流電圧Ｖ_ACを重畳した交流バイア
ス電圧が印加される。トナーの帯電は直流電圧Ｖ_DCと同
極性（負）であるため、交流電圧Ｖ_ACによってキャリア
から離脱するきっかけを与えられたトナーは感光体ドラ
ム10上のうち直流電圧Ｖ_DCより電位の絶対値の高いＶ_H
の部分には付着せず、電位の絶対値が低いＶ_Lの部分に
Ｖ_DCとの電位差に応じたトナー量が付着し顕像化（反転
現像）が行われる。

【００１５】１色目の顕像化が終わったのち２色目の画
像形成工程に入り、再びスコロトロン帯電器12による感
光体ドラム10周面の一様帯電が行われ、２色目の画像デ
ータによる潜像がレーザ書込み装置13によって形成され
る。このとき１色目の画像形成工程で行われたＰＣＬ11
による除電は、１色目の画像部に付着したトナーが周り
の電位の急激な低下により飛散するため行われない。

【００１６】再び感光体ドラム10周面の全面に亙ってＶ
_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない部
分に対しては１色目と同様の潜像が作られ現像が行われ
るが、１色目の画像がある部分に対し再び像露光・現像
を行う部分では、１色目の付着したトナーによる遮光と
トナー自身のもつ電荷によって前記Ｖ_Lより若干絶対値
の高い電位Ｖ_Tの潜像が形成され、Ｖ_DCとＶ_Tの電位差に
応じた現像が行われる。この１色目と２色目の画像の重
なり部分では１色目の現像をＶ_Lの潜像を作って行う
と、１色目と２色目とのバランスが崩れるため、１色目
の露光量を減らして潜像の電位をＶ_H＞Ｖ_M＞Ｖ_Lとなる
中間電位Ｖ_Mとなるようにすることもある。

【００１７】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成工程が行われ、感光体ドラム10周面上には４色
のトナー像が形成される。このようにしてトナー像を保
持した感光体ドラム10は次の転写工程で転写が行われ
る。

【００１８】一方、給紙カセット40より給紙ローラ41,4
2及びタイミングローラ43によって上記感光体ドラム10
上のトナー像と同期して給送される記録紙Ｐは、10⁸〜1
0¹⁴Ω・cmの抵抗をもつ厚さ0.4〜1.0mmの無端状のゴム
ベルトなどからなる転写ベルト31を張架した転写ベルト
装置30によって記録紙が感光体ドラムに押し当てられ且
つ感光体ドラム上のトナー像を記録紙上に転写するため
の転写電界が印加される領域である転写域へと給送さ
れ、感光体ドラム10周面上の多色トナー像が一括して記
録紙Ｐ上に転写される。なお転写ベルトとは記録紙の幅
より大きな幅を有する無端状のゴムベルトからなり、記
録紙を静電的に吸着積載して転写域に搬入及び転写域か
ら搬出し、転写域においては記録紙を規定の圧力で感光
体ドラムに押し当てかつ感光体ドラム上のトナー像を記
録紙上に転写するための転写電界を付与する媒体の働き
をする部材である。

【００１９】この転写ベルト31を張架する保持ローラ3
2，33の記録紙Ｐの進入方向に対して上流側保持ローラ3
2の軸32ａに対しては直流高電圧が印加されており、こ
の軸32ａに転写ベルト31を介して接する位置には記録紙
Ｐへの帯電付与手段として導電性のブラシ34が接地状態
で設置されている。給送されて来た記録紙Ｐはブラシ34
と転写ベルト31の間に進入し、ブラシ34より記録紙Ｐに
対して電荷が注入され、記録紙Ｐと転写ベルト31との間
に吸着力が生じる。このあと記録紙Ｐは感光体ドラム10
と転写ベルト31とで形成されるニップ部（転写域）35に
進入し、転写ベルト31裏面よりコロナ放電器36あるいは
これに代えてバイアスローラにより転写電界が付与さ
れ、記録紙Ｐ上に多色トナー像が転移し転写される。

【００２０】転写された多色トナー像を保持した記録紙
Ｐは、転写ベルト31を張架する下流側の保持ローラ33の
軸33ａを対向電極として交流コロナ放電による除電を受
けた後、あるいは交流コロナ放電を受けながら転写ベル
ト31から分離する。37はクリーニングブレードで、回転
する転写ベルト31に付着したトナーを除去する。この転
写ベルト装置30の転写ベルト31は多色トナー像形成中は
下流側の保持ローラ33の軸33ａを回動中心として時計方
向に回動し感光体ドラム10より離間されている。

【００２１】転写ベルト装置30から分離した多色トナー
像を保持した記録紙Ｐは、少くとも一方のローラ内部も
しくは外部の近接した位置にヒータを有する２本の圧着
ローラからなる定着装置50へと搬送され、圧着ローラ間
で熱と圧力を加えることにより付着トナーは溶融し、記
録紙Ｐ上に固定され定着がなされた後、排出ローラ56，
57，58によりトレイ部59へ排出される。

【００２２】転写後の感光体ドラム10周面上に残った残
留トナーは交流コロナ放電器を用いた除電器15により除
電を受けたのち、クリーニング装置16に至り感光体ドラ
ム10に当接したゴム材からなるクリーニングブレード16
ａによってクリーニング装置16内に掻き落とされ、スク
リュー等により排出あるいは貯留される。

【００２３】クリーニング装置16によって残留トナーを
除去された感光体ドラム10はＰＣＬ11によって露光を受
けた後スコロトロン帯電器12によって一様帯電を受け、
次の画像形成サイクルに入る。多色トナー像形成中はク
リーニングブレード16ａは感光体表面から離間され、除
電器15による交流除電は不作動状態にされる。

【００２４】図２は本発明（第１発明）に用いられる現
像装置の一例を示す構成図、図３は図２の現像装置20の
要部拡大図である。図において、21はアルミニウム等の
非磁性材料からなる現像剤担持体である現像スリーブ
で、現像スリーブ21の周面はサンドブラスト等の加工に
より表面粗さＲzはＪＩＳ Ｂ 0601に準じＲz＝0.5〜5.0
μmとするのが好ましい。これにより、現像剤をスリー
ブ表面上に安定に且つ均一に搬送することができる。表
面粗さが小さすぎると、現像剤がスリーブ上を滑って磁
石体の磁極上に集中してしまいスリーブ上に現像剤を均
一に保持搬送することができない。また、表面粗さが大
きすぎると表面の溝にトナーが固着し易くなり、長期に
安定した現像剤の搬送性能を維持することができない。

【００２５】22は現像スリーブ21の内部に固定して設け
られ表面に複数のＮ，Ｓ磁極を周方向に有するロール状
の固設された磁石体で、この現像スリーブ21と磁石体22
とで現像剤搬送の作用を行っている。そして、現像スリ
ーブ21は固定した磁石体22に対して回転可能であり、現
像スリーブ21は矢示方向に回転する像担持体である感光
体ドラム10に対向して配置される。磁石体22のＮ，Ｓ磁
極は現像スリーブ21表面上で500〜2,500ガウス、好まし
くは1,000〜2,000ガウスの磁束密度になるよう磁化され
ている。磁石体の磁束密度が上記の範囲内になるよう磁
化がなされることにより、スリーブ上に形成される磁気
ブラシの高さを低く均一に抑え、密度を高くすることが
でき、その結果均一できめ細かな現像画像を得ることが
できる。また、現像時のキャリア付着を低減することが
できる。磁石体の磁束密度が低すぎると、形成される磁
気ブラシの密度が粗く、なめらかな現像画像を得ること
ができず、またキャリア付着を起こしやすい。磁石体の
磁束密度が高すぎると磁石体の磁極上での現像剤の吸着
力が強すぎて現像剤を安定に搬送することが困難にな
る。

【００２６】磁石体22の磁力によって現像スリーブ21の
表面に付着した現像剤Ｄの層すなわち、磁気ブラシを形
成する。23は磁気ブラシの高さ、量を規制するため設け
られた非磁性のステンレス鋼あるいは硬質のウレタンゴ
ム等からなる現像剤層厚規制手段である規制ブレード、
23ａはアルミニウム、黄銅等の非磁性材料からなる規制
ブレード23の支持体、24は現像剤槽、25は現像領域Ａを
通過した現像剤を現像スリーブ21上から除去する磁石ロ
ーラ、25ａは磁石ローラ25から現像剤を掻き落とすＬア
ングル、26ａ，26ｂは現像スリーブ21の回転軸に平行に
設けた隔壁24ａを挟んで設け、互いに逆方向に現像剤を
撹拌搬送する撹拌スクリューで、その一方は図の奥方向
に、他方は図の手前方向に現像剤を搬送しながら現像剤
槽24内の現像剤Ｄと図示しないトナーホッパーから補給
されるトナーを撹拌して現像剤の成分の均一化及びトナ
ーの帯電を行う。27はトナー供給ローラ，29はケーシン
グ、61は現像ギャップＤ_SDの大小に応じて交流バイアス
電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧を補正する制御信
号を交流電源Ｅ_ACに送出するバイアス電圧補正回路、Ｅ
_ACは例えば基準交流波形発生回路と電圧増幅回路からな
る交流電源、Ｅ_DCは直流電源で、この２つの電源により
現像スリーブ21に印加する直流電圧に交流電圧を重畳し
た交流バイアス電圧を供給する。Ｓ_Gは現像ギャップＤ
_SDの画像領域の両端又は一端に挿入して設けた現像ギャ
ップＤ_SDの変動を検出するギャップ検出手段であるギャ
ップ検出センサで、この実施例では電界強度によって電
気容量が変化する液晶セルを用いた。

【００２７】なお本実施例において液晶セルを用いる効
果は次の通りである。通常の現像ギャップの変動量は、
現像ギャップ値の１／10〜１／50程度であり現像ギャッ
プでの電界強度や電気容量の変化比は小さく高感度の直
接検出は困難である。液晶セルは駆動閾値電圧付近にお
いて電界強度のわずかな変化に対して電気容量が大きく
変化する特性を有しており、これを利用して現像ギャッ
プの変動を高感度でしかも低コストで検出することがで
きる。

【００２８】電界強度を検出する液晶セルはスペーサを
介して対向保持された２枚の電極基板（厚さ100μm）の
間に厚さ10μmの液晶層を形成して周囲を封止したもの
で、液晶としては特に限定しないが、正の誘電率異方性
を有するネマチック液晶を用いたツイストネマチック
（ＴＮ）型、又はスーパーツイストネマチック（ＳＴ
Ｎ）型の液晶セルを用いることが好ましい。ＴＮ型また
はＳＴＮ型の液晶セル、中でもＳＴＮ型の液晶セルは電
界強度の変化に対するセルの電気容量の変化率が大き
く、現像ギャップの変動による電界強度のわずかな変化
を高感度で検出できる。電界強度の僅かな変化に対して
特性が大きく変化するようにするためには、検出する現
像ギャップＤ_SDの間の電界強度付近に応答閾値電界強度
を有する液晶材料を用いること、また液晶層の配向ねじ
れ角度を大きく設定することが望ましい。

【００２９】この液晶セルを現像ギャップＤ_SDに挿入設
定すると、電界強度の変化に応じて液晶分子の配向が変
化して液晶セルの２枚の電極基板間の電気容量が変化す
る。この変化は現像ギャップＤ_SDが狭くなって電極強度
が大になると電気容量が大きくなる方向に変化する。

【００３０】本実施例では現像剤Ｄはフェライトをコア
としてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリ
アと、ポリエステルを主材料として色に応じた染料、顔
料あるいはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、
シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもの
で、粒径10〜50μm、飽和磁化10〜40emu／ｇのキャリア
に、粒径５〜10μm、電荷量５〜20μC／ｇのトナーをト
ナー濃度５〜10重量％になるよう混合したものを用い
た。

【００３１】現像領域Ａでの感光体ドラム10と現像スリ
ーブ21との最近接間隙である現像ギャップをＤ_SD、現像
領域Ａにおける現像剤Ｄの層厚をＨ_Dとするとき、画像
ムラの発生やキャリア付着を防止し、高い現像効率を保
持するために、Ｄ_SDは100〜700μm好ましくは300〜500
μm、Ｈ_Dは50〜500μm、好ましくは150〜400μm、トナ
ー飛翔距離であるＤ_SD−Ｈ_Dは50〜300μm、好ましくは5
0〜150μmの条件を満たすように設定する。

【００３２】また、磁石体22の磁極は図に示すように現
像領域Ａを挟む位置に設けられ、現像スリーブの外径が
20mmの場合その２つの磁極22ａ及び22ｂが磁石体22の軸
（中心）に対して張る角θは25〜80°となるようにする
のが好ましい。現像スリーブ上の現像剤層の状態は、磁
石体の磁極上付近では磁気ブラシの穂が立っており穂高
さのばらつきが大きく現像剤層の密度が低いのに対し
て、磁石体の磁極間の領域では磁気ブラシが寝ており現
像剤層厚が均一で密度が高くなっているので、現像領域
を磁石体の磁極間に設定することにより、より均質な現
像が可能となる。磁極間の角度θが小さすぎると磁極間
の領域が狭く現像に極上の穂の影響が出てくるため極上
の穂高さのばらつきに起因する画像ノイズが生じやすく
なり、一方、磁極間の角度θが大きすぎると磁極どうし
が離間しすぎて磁極間でのキャリアの磁気吸引力が低下
するため、安定な現像剤の搬送が難しくなる。

【００３３】交流バイアス電圧の交流成分の好ましい値
は、ピーク・ピーク電圧が0.5〜2.5kV，周波数は2.0〜2
0kHzである。交流バイアス電圧が低すぎると充分な現像
濃度が得られずまたノイズが多くなり、一方、交流バイ
アス電圧が高すぎると重ね合わせ現像時に前色現像工程
で像担持体上に現像された前色トナー像への後色現像工
程での後色トナーの付着（混色）が起こり色再現性が悪
くなる。また交流バイアス周波数が低すぎると混色が起
こりやすくなり、一方交流バイアス周波数が高すぎると
充分な現像濃度が得にくくなる。

【００３４】以上のように構成された現像装置20は、装
置の振動やトナーその他の異物の付着や挟み込みによっ
て現像ギャップＤ_SDが変動すると、交流バイアス電圧に
よる感光体ドラム10と現像スリーブ21との間の電界強度
とトナー飛翔距離が変動し、その結果現像効率（同一階
調の潜像に対して現像により飛翔付着するトナー量）が
変動し画像濃度ムラを発生する。この現像効率の変動は
交流バイアス電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧を変
化させて補正することができる。この補正量は現像ギャ
ップＤ_SDの変化による電界の変化分を補うだけでなく、
トナー飛距離の変化分をも補う量とする。

【００３５】本発明（第１発明）はかかる関係を見出し
て、これを自動制御によって補正するようにしたもので
ある。本実施例においては、現像ギャップＤ_SDが変化す
るとギャップ検出センサＳ_Gの電気容量が変化する。ギ
ャップ検出センサＳ_Gはバイアス電圧補正回路61におい
て、例えば所定の電気容量を有する基準コンデンサと直
列に接続されて分圧回路を構成する。この分圧回路に基
準電圧を印加すると、接続点の電圧はギャップ検出セン
サＳ_Gの電気容量変化に応じて変化する。この接続点の
電圧を取り出し、基準電圧との差を差動増幅器により増
幅して交流電源Ｅ_ACの制御信号として交流電源Ｅ_ACに出
力する。このようにして、交流電源Ｅ_ACの増幅回路の増
幅率を変化させて交流バイアス電圧の交流成分のピーク
・ピーク電圧Ｖ_P-Pを調整するフィードバック制御系を
形成することができる。

【００３６】現像装置20の諸条件が下記表１に示す値の
場合、

【００３７】

【表１】

【００３８】現像ギャップＤ_SDを変化させた時、現像効
率を一定の値に近づけるための交流成分のピーク・ピー
ク電圧Ｖ_P-Pは、図４に示すグラフとなった。

【００３９】図４に示すように、予め実験的に求められ
た補正曲線がほぼ直線となる時は上記公知の簡単な回路
によって補正することができる。また、補正曲線が曲線
となる場合は、前記バイアス電圧補正回路61に例えばマ
イクロコンピュータを組み込み、現像ギャップＤ_SDに応
じて変化する前記接続点の電圧に対応する適正な制御信
号を予め記憶させたルックアップテーブル62より読み出
し、この制御信号を交流電源Ｅ_ACに送出し交流電源Ｅ_AC
のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを現像ギャップＤ_SDの変動
に対応した適正な値に調整するフィードバック制御系を
形成することができる。

【００４０】なお、現像領域におけるギャップ検出手段
としては、液晶セルを用いる方法の他に、 ａ）感光体ドラム10と現像スリーブ21との間の電気容量
を直接検出する、 ｂ）感光体ドラム10側に磁場センサを設けて磁場強度を
検出する、 ｃ）感光体ドラム10面及び現像スリーブ21面の位置を光
学式、渦電流方式、超音波式、接触式等の変位センサを
用いて検出する、 ｄ）現像ギャップＤ_SDの前後に発光素子と受光素子を設
けて現像ギャップＤ_SDを通過する通過光量を検出する、 ｅ）感光体ドラム10の固定した軸受けと可動の現像スリ
ーブ21の軸受けとの間に圧電素子を設けて接触圧を検出
する、 等の方法を用いて現像ギャップＤ_SDの大きさを求めるこ
とができる。

【００４１】上記の現像ギャップ検出手段の違いによる
効果は次の通りである。

【００４２】ａ）現像ギャップの電気容量を直接検出す
る方法は新たな検出センサを追加する必要がない利点が
あるが、電気容量の変化が小さく感度が悪いという欠点
がある。しかし、現像領域の外側の現像ギャップ端部
に、像端持体または現像剤担持体表面に盛り上がった電
極を設けてこの部分の現像ギャップを現像ギャップの変
動分（通常10〜50μm）の１〜３倍程度の離間距離にす
ると、現像ギャップの電気容量の変化率が大きくなり、
容易に検出が可能になる。ｂ）の磁場強度を検出する方
法は、現像剤担持体の磁石体に起因する磁場強度を検出
するものであり、磁場強度が大きく検出しやすいが、磁
場センサの組み込み方法が面倒になる。ｃ）の変位セン
サを用いる方法及びｄ）の現像ギャップの通過光量を検
出する方法は、検出精度が高く、特にｄ）のコンパクト
に且つコストを低くできる利点がある。ｅ）の接触圧を
検出する方法は、機器への組み込みが容易であるが現像
ギャップの変動を忠実に検出し難い欠点がある。

【００４３】次に本発明の第２の実施例（第２発明）に
ついて説明する。第２の実施例は現像ギャップＤ_SDの変
動を検出して現像剤担持体の回転数にフィードバック制
御するもので、図５はこの実施例の現像装置の要部拡大
図を示している。当該箇所を除いては先の実施例と構成
を同じにしているので説明を省略する。

【００４４】本実施例では、現像ギャップ検出手段とし
て通過光量検出方式のギャップ検出センサＳ_Gを用い、
発光素子Ｓ_G(11)から発光する平行光が現像ギャップＤ
_SDを通過する光量を受光素子Ｓ_G(12)で受光し、現像領
域における現像ギャップＤ_SDの変動の検出を行う。通過
光量検出方式に用いる発光素子の発光波長としては、感
光体への露光を避けるために感光体が吸収感度を持たな
い赤外波長が好ましい。また像担持体及び現像剤担持体
表面での光反射を低減するために現像ギャップ検出手段
を設置する部位の像担持体及び現像剤担持体表面に発光
波長の光を吸収する光吸収膜を形成しておくことが好ま
しい。

【００４５】図６は現像ギャップＤ_SDの変化による現像
効率の変動を補正するための現像スリーブ21の回転数調
整値の関係を示すグラフである。ここで示される補正曲
線は曲線状をなしているので、スリーブ回転数補正回路
161に例えばマイクロコンピュータを組み込み、現像ギ
ャップＤ_SDの変化に応じて変動する前記受光素子Ｓ_G(1
2)の出力（電圧）に対応する適正な制御信号を予め記憶
させたルックアップテーブル162より読み出し、この制
御信号をスリーブ駆動モータ電源回路163に送り出し、
現像スリーブ21の回転駆動用のＤＣモータ164駆動電圧
の制御を行う。その結果、現像ギャップＤ_SDと現像スリ
ーブ21の回転数との関係は図６の如く制御され、現像ギ
ャップＤ_SDに変動があっても現像効率はほぼ一定に保た
れる。

【００４６】

【発明の効果】本発明（第１発明）は前記のように、現
像領域の現像ギャップの変動を検出する検出手段と、検
出された現像ギャップの変動量に応じて、現像効率が一
定になるように随時交流バイアス電圧の交流成分のピー
ク・ピーク電圧を調整する調整手段とを備えるようにし
たので、現像ギャップの検出手段を必要とする他はフィ
ードバック制御系は交流バイアス電源に組み込むことが
可能であり、新たに大型の制御系を必要としない。従っ
て、交流バイアス電圧の調整装置を複雑大型にすること
なく、製造価格を低く抑えて安定した現像条件が維持さ
れて、調整手段への応答性のよい極めて画像濃度ムラの
小さい高品質の画像を安定して得ることのできる画像形
成装置を提供することができることとなった。

【００４７】また、本発明（第２発明）の現像剤担持体
の回転数をフィードバック制御する方式の画像形成装置
にあっても、交流バイアス電圧を調整する方式（第１発
明）と同様の効果を有する。特に本方式は、像担持体に
コロを当接させて現像ギャップを保持する方式における
コロへのトナーなどの付着による現像ギャップの変動な
どの長期的な現像ギャップ変動を補正する手段として有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられる現像装置
（第１発明）の一例を示す構成図である。

【図３】図２の現像装置の要部拡大図である。

【図４】現像効率を一定に保持するための、現像ギャッ
プと交流成分のピーク・ピーク電圧の関係の一例を示す
グラフである。

【図５】第２発明の現像装置の要部拡大図である。

【図６】現像効率を一定に保持するための、現像ギャッ
プと現像スリーブ回転数の関係の一例を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像担持体） 20 現像装置 21 現像スリーブ（現像剤担持体） 22 磁石体 23 規制ブレード（層厚規制部材） 61 バイアス電圧補正回路 62，162 ルックアップテーブル 161 スリーブ回転数補正回路 163 スリーブ駆動モータ電源回路 Ｄ_SD 現像ギャップ Ｅ_AC 交流電源 Ｅ_DC 直流電源 Ｓ_G ギャップ検出センサ Ｓ_G(11) 発光素子（ギャップ検出センサ） Ｓ_G(12) 受光素子（ギャップ検出センサ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、現像剤を担持して搬送する
   現像剤担持体とが対向して設けられ、直流電圧に交流電
   圧を重畳した交流バイアス電圧を前記現像剤担持体に印
   加してトナーを飛翔させ前記静電潜像を非接触状態で現
   像する画像形成装置において、前記像担持体と前記現像
   剤担持体との対向する現像領域の現像ギャップの変動を
   検出するギャップ検出手段と、検出された現像ギャップ
   の変動量に応じて、現像効率が一定になるように交流バ
   イアス電圧を調整する調整手段と、を有することを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体と、現像剤を担持して搬送する
   現像剤担持体とが対向して設けられ、直流電圧に交流電
   圧を重畳した交流バイアス電圧を前記現像剤担持体に印
   加してトナーを飛翔させ前記静電潜像を非接触状態で現
   像する画像形成装置において、前記像担持体と前記現像
   剤担持体との対向する現像領域の現像ギャップの変動を
   検出するギャップ検出手段と、検出された現像ギャップ
   の変動量に応じて、現像効率が一定になるように前記現
   像剤担持体の回転数を調整する調整手段と、を有するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記直流電圧が前記像担持体上の静電潜
   像と同一極性であることを特徴とする請求項１又は２記
   載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ギャップ検出手段は液晶セルを用い
   た電界強度センサよりなることを特徴とする請求項１，
   ２，３の何れか１項記載の画像形成装置。