現像装置
【課題】現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量が変化しても、高品質な画像を安定して得ることが可能な現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤を担持する現像スリーブ４３、現像剤の量を規制する規制ブレード４５、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間にある現像剤の量に関する情報を検知するトナーコート量検知回路５５、及びトナーコート量検知回路５５の検知結果に基づいて画像形成時に規制ブレード４５に印加する電圧の値を変更可能な制御部５９を有し、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間にある現像剤の量が少なくなると、規制ブレード４５に印加する電圧の値を、より現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御する。
【解決手段】現像剤を担持する現像スリーブ４３、現像剤の量を規制する規制ブレード４５、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間にある現像剤の量に関する情報を検知するトナーコート量検知回路５５、及びトナーコート量検知回路５５の検知結果に基づいて画像形成時に規制ブレード４５に印加する電圧の値を変更可能な制御部５９を有し、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間にある現像剤の量が少なくなると、規制ブレード４５に印加する電圧の値を、より現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によって被転写体に画像を形成する画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を採用する画像形成装置が広く実用化されている。このような画像形成装置に対して、近年は耐久安定性も含めた高画質化が要求されている。ここでいう「耐久安定性」とは、画像形成装置の使用初期から寿命までの画像品質の変化の少なさと言い換えることができる。「耐久安定性」を適切なレベルに維持するためには、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量（以下、トナーコート量とする）を適正な値に保つことが重要である。
【０００３】
図１１に、従来の画像形成装置において現像剤担持体１４３上のトナーコート量を規制するための構成を示す。図示するように、画像形成装置には、現像剤担持体１４３（内部にマグネットローラ１４６を含む）の表面に当接して該表面に担持されている現像剤１４７のトナーコート量を所定の値に規制するための規制部材１４５が設けられている。規制部材１４５を、現像剤担持体１４３の回転方向（図中Ｚ方向）に対してカウンター方向となるように現像剤担持体１４３の表面に当接させることにより、現像剤１４７の薄層を形成することが可能になる。なお、特許文献１には、このような規制部材を用いてトナーコート量を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の画像形成装置には、以下の課題がある。
【０００６】
画像形成装置の使用時間、使用回数が多くなると、それに伴って磨耗により現像剤担持体の表面粗さが小さくなり、現像剤担持体の表面において現像剤を担持しにくくなる。その結果、現像剤担持体の表面に担持されるトナーコート量が減少する。また、規制部材の当接圧や取り付け位置は、部品の寸法公差や取り付け公差によって変動するので、それによりトナーコート量が変動してしまう。これに対して従来より、規制部材に電圧を印加し、その電圧を制御することにより、トナーコート量を調整する技術が知られている。しかしながら、従来の画像形成装置はトナーコート量の増減を調整できるものの、調整前のトナーコート量を考慮していないので、トナーコート量を必ずしも適正な量に補正できるとは限らない。従って、画像濃度等が変動し、安定して高品質の画像を得ることができないという課題を招く。
【０００７】
そこで本発明は、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量が変化しても、高品質な画像を安定して得ることが可能な現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の
量に関する情報を検知する検知装置と、前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記規制部材に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、を有し、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記規制部材に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記規制部材に印加する電圧値を第２電圧値とした時に、前記第２電圧値は、前記第１電圧値よりも現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量が変化しても、高品質な画像を安定して得ることが可能な現像装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における現像剤担持体及び規制部材の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】第１の実施形態におけるトナーコート量検知回路の概略構成図。
【図４】検出値（Ｖ）とトナーコート量（ｇ／ｍ２）の関係を示す図。
【図５】規制部材によるトナーコート量の規制の様子を示す図。
【図６】トナーコート量と規制部材に印加する電圧との関係を示す図。
【図７】第１の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図８】第２の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図９】現像電圧と供給されるトナー量との関係を示す図。
【図１０】第３の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図１１】従来例における現像剤担持体と規制部材の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
（画像形成装置の概略構成）
図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式を採用するレーザービームプリンタである。画像形成装置には、像担持体としての回転可能な感光体ドラム２、感光体ドラム２の表面を一様に帯電する帯電ローラ３、及び感光体ドラム２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５が設けられている。さらに感光体ドラム２に対向する位置には、感光体ドラム２の表面にトナー（現像剤）を供給する現像装置４が設けられている。なお、現像装置４の数は１つに限られるものではなく、トナーの種類（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに現像装置４を設ける構成であってもよい。
【００１２】
現像装置４は、感光体ドラム２に供給するトナー４０を表面で担持する回転可能なアルミニウム製の現像スリーブ４３（現像剤担持体）を有しており、現像スリーブ４３の内側には、マグネットローラ４６が設けられている。本実施形態では現像剤として磁性トナーを用いており、現像スリーブ４３の内側にマグネットローラ４６を設けることで、現像スリーブ４３の表面にトナーをより確実に担持させることが可能になる。さらに現像装置４には、一端が現像装置４の枠体に取り付けられ、他端が現像スリーブ４３の表面に当接することで現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を規制する導電性の規制ブレード４５（規制部材）が設けられている。規制ブレード４５は導電性ウレタンゴムによって構成されている。
【００１３】
シート材に画像を形成する際は、まず、不図示の入力部に「プリント開始」の信号が入力され、それによってメインモータが駆動を開始する。このメインモータは、感光体ドラム２や現像装置４等の駆動源となるものである。そして「画像形成開始」の信号が入力さ
れると、露光装置９からレーザー光が射出され、帯電ローラ３によって一様に帯電されている感光体ドラム２の表面がレーザー光によって走査露光され、感光体ドラム２に静電潜像が形成される。
【００１４】
感光体ドラム２に静電潜像が形成されると、現像スリーブ４３に現像電圧が印加されることにより、現像スリーブ４３の表面に担持されているトナーが静電潜像に静電気的に供給され、これにより、静電潜像がトナー像として現像される。感光体ドラム２の表面に現像されたトナー像は、感光体ドラム２と転写ローラ７のニップ部において、給送部から給送されるシート材上に転写される。なお、トナー像の転写は、転写ローラ７に転写電圧が印加されることにより行われる。シート材上に転写されたトナー像は、定着装置８において加熱・加圧されることでシート材上に定着される。
【００１５】
本実施形態では、このようなプロセスを経てシート材上に画像が形成される。なお、本実施形態では感光体ドラム２の表面からシート材上に直接トナー像を転写しているが、例えば中間転写ベルト等にトナー像を一旦転写する中間転写方式も採用し得る。中間転写方式の場合は、中間転写ベルトが、本発明における「被転写体」となる。
【００１６】
（現像スリーブ、規制ブレードの概略構成）
図１を参照して、本実施形態における現像スリーブ４３、及び規制ブレード４５の概略構成について説明する。図１は、現像スリーブ４３と、その表面に当接する規制ブレード４５の当接箇所を拡大した図である。
【００１７】
マグネットローラ４６の磁力によって現像スリーブ４３上に担持されているトナーは、矢印ｚ方向に回転する現像スリーブ４３の回転によって、規制ブレード４５と現像スリーブ４３とで形成される空隙に押し込まれ、これによりトナーの薄層が形成される。ここで、現像スリーブ４３の表面に担持されているトナー量（現像剤量）、即ち「トナーコート量」は、現像スリーブ４３表面の単位面積あたりに担持されているトナー量のことを指し、単位は（ｇ／ｍ２）である。
【００１８】
現像スリーブ４３には、切り替えスイッチ６１を介して交流電源５１が接続されている。かかる構成によると、切り替えスイッチ６１をＡ側にすると交流電源５１からの交流電圧が、切り替えスイッチ６１をＢ側にすると交流電源５１及び直流電源５２からそれぞれ出力される交流電圧と直流電圧とを重畳した重畳電圧が印加される。この重畳電圧が、本実施形態における「現像電圧」に相当する。このように現像スリーブ４３には、交流電圧、又は重畳電圧が印加され、つまり電極としての機能を有しているといえるので、本実施形態では、現像スリーブ４３を「第１電極」とする。
【００１９】
一方、規制ブレード４５には、切り替えスイッチ６２を介して交流電源５３とトナーコート量検知回路５５のいずれかが接続されている。かかる構成によると、切り替えスイッチ６２をＡ’側にすると、規制ブレード４５とトナーコート量検知回路５５が接続され、この場合は規制ブレード４５がトナーコート量検知回路５５に電気信号を出力する出力電極部材（第２電極）として機能する。また、切り替えスイッチ６２をＢ’側にすると、規制ブレード４５には交流電源５３及び直流電源５４からそれぞれ出力される交流電圧と直流電圧とを重畳したブレード電圧が印加されるので、規制ブレード４５が入力電極部材（第２電極）として機能する。
【００２０】
（規制ブレードに印加するブレード電圧とトナーコート量の関係）
本実施形態では、規制ブレード４５にブレード電圧を印加していない状態（以下、素の状態とする）のトナーコート量を検知し、検知されたトナーコート量に基づいてブレード電圧を目標値に制御し、所望のトナーコート量を得るようにしている。これにより、使用
初期から寿命まで高品質の画像を安定して得ることが可能になる。
【００２１】
図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して、規制ブレード４５に印加するブレード電圧とトナーコート量の関係について説明する。なお、以下では負極性に帯電したトナーを用いた場合について説明するが、本実施形態に用いられるトナーの帯電極性はこれに限られない。
【００２２】
ブレード電圧の正負は、現像電圧の直流成分との比較によって決められる。上述したように規制ブレード４５には交流電圧と直流電圧とが重畳されたブレード電圧が印加されるが、この直流成分と、現像電圧の直流成分とが同じ場合、ブレード電圧と現像電圧の電圧差は「ゼロ」とする。同様にブレード電圧の直流成分の方が現像バイアスの直流成分よりもプラス側にある場合は、両者の電圧差は「プラス」、逆の場合は「マイナス」とする。
【００２３】
まず図５（ａ）のように、直流電源５４（図１参照）によってブレード電圧の直流成分を負（マイナス）側にすると、負帯電のトナー４０には規制ブレード４５から斥力が働く。すると規制ブレード４５表面にあるトナー４０は斥力によって規制ブレード４５から離れようとするため、トナー４０と規制ブレード４５との間の摩擦力は小さくなる。その結果、現像スリーブ４３が回転してトナー４０を搬送しようとすると、多くのトナーが規制ブレード４５表面を滑るようにして現像スリーブ４３の移動速度と略同じ速度で移動するのでトナーコート量が増加する。
【００２４】
一方、図５（ｂ）に示すように、直流電源５４（図１参照）によってブレード電圧の直流成分を正（プラス）側にすると、負帯電のトナー４０には規制ブレード４５から引力が働く。すると規制ブレード４５表面にあるトナー４０は引力によって規制ブレード４５に押しつけられるため、トナー４０と規制ブレード４５との間の摩擦力が大きくなる。その結果、現像スリーブ４３が回転してトナー４０を搬送しようとしても、規制ブレード４５表面のトナー４０は、その高摩擦力のために規制ブレード４５の表面を回転しながら移動していく。このときの規制ブレード４５表面におけるトナー４０の移動速度は、当然のことながら、トナー４０が規制ブレード４５表面を滑っていく場合に比べて小さくなる。つまり、単位時間に通過するトナー粒子の数が減ることになるため、現像スリーブ４３上のトナーコート量が減少する。
【００２５】
図６に、トナーコート量と規制ブレード４５に印加するブレード電圧との関係を示す。なお、図中の「ブレード電圧直流成分差」とは、現像電圧の直流成分とブレード電圧の直流成分との差のことを指す。図示するように、現像電圧の直流成分に対してブレード電圧の直流成分をマイナスにするほど、現像スリーブ４３に担持されるトナーコート量が多くなる。逆に、現像電圧の直流成分に対してブレード電圧の直流成分をプラスにするほど、現像スリーブ４３に担持されるトナーコート量が少なくなることがわかる。なお、正極性に帯電したトナーを用いる場合は、この逆の関係になる。
【００２６】
このように、規制ブレード４５に印加するブレード電圧を制御すれば、トナーコート量の増減を調整することができる。しかしながら、調整前のトナーコート量を把握していないと、必ずしもトナーコート量を目標値に調整できるとは限らない。
【００２７】
そこで本実施形態では、素の状態、つまり、規制ブレード４５にブレード電圧が印加されていない状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて、トナーコート量が目標値となるようにブレード電圧を制御している。以下、素の状態のトナーコート量を検知する方法について説明する。
【００２８】
（トナーコート量を検知する方法）
図３を参照して、素の状態のトナーコート量を検知する方法について説明する。図３は
、図１におけるトナーコート量検知回路（検知装置）５５の回路構成を示すものである。図示するように、トナーコート量検知回路５５は、検出回路５７とリファレンス用コンデンサ５６とを有している。本実施形態では、規制ブレード４５が「第２電極」として機能する点を利用して、規制ブレード４５によってトナーコート量を検知している点が特徴である。
【００２９】
現像スリーブ４３上のトナーコート量を検知する際は、まず、交流電源５１が現像スリーブ４３に交流電圧（検知用の振動電圧）を印加する。この際、図１に示す切り替えスイッチ６１はＡ側に接続されている。
【００３０】
現像スリーブ４３に交流電圧が印加されると、規制ブレード４５には電圧が誘起される。そして、その際に規制ブレード４５に誘起される電流値を測定し、検出回路５７において現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の静電容量Ｃ２を測定する。つまりここでは、現像スリーブ４３は、検知用の振動電圧が入力される入力電極部材として機能している。また、規制ブレード４５は、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間に存在するトナーコート量に応じた静電容量Ｃ２を検知回路５５に出力する出力電極部材として機能している。
【００３１】
ここでトナーコート量と静電容量Ｃ２の関係について補足的に説明する。現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間の静電容量Ｃ２は、規制ブレード４５の面積Ａ、両者間の距離ｄ、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の比誘電率Ｋεを用いると、Ｃ２＝Ｋε×Ａ／ｄの関係にある。
【００３２】
ここで、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間にはトナーの薄層が均一に存在していると考えられるので、比誘電率Ｋεは略一定とみなすことができる。また、規制ブレード４５の面積Ａも変化しないので、一定値とみなすことができる。一方、距離ｄは現像スリーブ４３上に担持されているトナーコート量によって変化する値である。例えば、現像スリーブ４３上のトナーコート量が少ないと距離ｄは小さくなり、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の静電容量Ｃ２は大きな値をとる。つまり、静電容量Ｃ２を測定すれば、その測定結果からトナーコート量を求めることが可能になる。
【００３３】
上述の回路構成により、現像スリーブ４３に交流電圧（検知用電圧）を印加し、規制ブレード４５に誘起された電圧は、規制ブレード４５に接続された検出回路５７に電圧Ｖ２として入力される。一方で交流電源５１から出力される交流電圧（検知用電圧）は、リファレンス用コンデンサ５６（静電容量Ｃ１：固定値）に印加され、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生する。そして、ここで発生したＶ１がＶ２と同様に検出回路５７に入力される。
【００３４】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、Ｖ３を演算部５８に出力し、演算部５８はアナログ電圧であるＶ３をデジタル変換し、変換後の電圧を制御部５９に出力する。制御部５９は、演算部５８でデジタル値に変換された電圧値Ｖ（以下、この値を「検出値（Ｖ）」（単位はボルト）と称する）から、現像スリーブ４３上のトナーコート量を検知する。そして、検知されたトナーコート量に基づいて、規制ブレード４５に印加する電圧を変更する。
【００３５】
この方法により、素の状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて規制ブレード４５に印加する電圧を変更可能である。このように、本実施形態では、「第１電極」として機能する現像スリーブ４３と、「第２電極」として機能する規制ブレード４５との間の静電容量Ｃ２を検知することで、トナーコート量（現像剤の量）に関する情報を検知することができる。
【００３６】
図４に、検出値（Ｖ）とトナーコート量（ｇ／ｍ２）の関係を示す。図示するように、トナーコート量が少なくなるほど（静電容量値Ｃ２が大きくなるほど）、検出値（Ｖ）は小さくなっている。なお、制御部５９では、予め得られている両者の関係に基づいて「検出値（Ｖ）」から「トナーコート量（ｇ／ｍ２）」への変換を行っている。
【００３７】
例えば、トナーコート量が「第１の量」よりも少ない「第２の量」となった場合のブレード電圧の目標値である第２電圧値は、「第１の量」の時のブレード電圧の目標値である第１電圧値よりも、マイナス側（トナーの正規帯電極性側）の電圧値とする。すなわち、トナーコートが減少した場合には、ブレード電圧の目標値として、トナーコート量を増加させるような電圧が導出される。一方で、トナーコート量が多い場合は、この逆の制御を行う。従って、素の状態のトナーコート量を考慮した上で、トナーコート量を適切な値に維持することが可能になる。
【００３８】
（トナーコート量を検知するタイミング）
図３に示す回路構成によると、規制ブレード４５を入力電極部材として使用している期間は、規制ブレード４５を出力電極部材として利用できないという制約がある。逆に、規制ブレード４５を出力電極部材として使用している期間は、入力電極部材としては利用できない。その理由は、ブレード電圧を印加している状態の規制ブレード４５にトナーコート量検知回路５５を接続すると、印加しているブレード電圧の影響を受けて静電容量Ｃ２の値を正しく測定できないからである。
【００３９】
この課題を解決するためには、少なくともブレード電圧を印加しない期間に現像スリーブ４３の表面上のトナーコート量を検知し、その検知結果を用いて画像形成中に印加すべきブレード電圧の直流電圧値（直流成分）を目標値として導出する必要がある。ここで図７を参照して、プリント開始の信号が入力されてからプリント終了となるまでのプロセスについて説明する。
【００４０】
まず、ホストコンピュータから「プリント開始」の信号が入力され、画像形成装置のメインモータが起動する（Ｓ１０１）。その後、切り替えスイッチ６１をＡ側に、切り替えスイッチ６２をＡ’側にそれぞれ切り替え、トナーコート量検知に必要な交流電源及び検知回路と接続する（Ｓ１０２）。
【００４１】
次に、交流電源５１から、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧を印加する（Ｓ１０３）。このとき、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生し、規制ブレード４５には電圧Ｖ２が発生する（Ｓ１０４）。
【００４２】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部５８に出力し（Ｓ１０５）、ＡＤ変換部５８はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部５９に出力する（Ｓ１０６）。制御部５９に入力されたデジタル値から、現像スリーブ４３上のトナーコート量の絶対値が検知できるので、その値に応じてトナーコート量制御に用いるブレード電圧の直流電圧値（目標値）を導出する（Ｓ１０７）。
【００４３】
ブレード電圧の直流電圧値が導出されると、一旦交流電源５１により印加されていた交流電圧を止め（Ｓ１０８）、切り替えスイッチ６１をＢ側に、切り替えスイッチ６２をＢ’側にそれぞれ切り替える。そして、画像形成動作に必要な現像電圧、ブレード電圧を印加できる状態にする（Ｓ１０９）。その後、「画像形成開始」の信号が入力されると、次のステップへ移行する（Ｓ１１０）。なお、「画像形成開始」の信号が入力されると、静電潜像の形成が開始する。
【００４４】
画像形成動作が始まると、交流電源５１、直流電源５２、交流電源５３、直流電源５４をそれぞれ所定のタイミングで動作させ、現像電圧、ブレード電圧を現像スリーブ４３及び規制ブレード４５に印加して画像形成動作を行う（Ｓ１１１）。画像形成動作が終わると（Ｓ１１２）、交流電源５１、直流電源５２、交流電源５３、直流電源５４をそれぞれ所定のタイミングで停止させる（Ｓ１１３）。なお、交流電源５１及び交流電源５３から印加される交流電圧の周波数に差があると、干渉を起こして画像に周期的な濃淡ムラが生じることもあるので、これらは同一周波数であることが好ましい。
【００４５】
このように本実施形態では、「画像形成開始」の信号が入力される前の非画像形成時において、素のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて画像形成時のブレード電圧の目標値を導出している。なお、本実施形態における「非画像形成時」とは、装置本体を設置した状態において、シート材に画像が形成されていない期間を指す。より具体的には、感光体ドラム２と転写ローラ７とで形成されるニップ部にシート材が搬送されていない間、すなわち、規制ブレード４５にブレードバイアスを印加していない期間を指す。
【００４６】
例えば図７の場合は、Ｓ１０１〜Ｓ１０９の期間（つまり「画像形成開始」の信号が入力される前の期間）を、「非画像形成時」とする。また、「画像形成時」とは、Ｓ１１０〜Ｓ１１２の期間（つまり「画像形成開始」の信号が入力されてから「画像形成終了」の信号が入力されるまでの期間）であって、即ちブレード電圧が印加されている期間に相当する。
【００４７】
なお、本実施形態では、現像電圧、ブレード電圧として直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧を印加する場合について説明したが、現像電圧、ブレード電圧共に直流電圧だけでも画像形成を行うことは可能であり、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記に記載した「交流電圧（交流成分）」を「振動電圧」と読み替えることも可能である（極性＋、−の反転が必要な交流電圧に対し、振動電圧は極性の反転は必要なく、振動サイクルの中で電圧値が変動していればよい）。
【００４８】
また、上述した「非画像形成時」とは、複数の画像形成ジョブを実行する際は、画像形成ジョブと次の画像形成ジョブとの間の期間のことであってもよく、さらに連続して画像形成を行う際の紙間のタイミングであってもよい。また、これらのタイミングを組み合わせ、画像形成開始前にトナーコート量検知を行い、連続印字枚数が多い場合、途中の紙間でもトナーコート量検知を行い、以後の画像形成時のトナーコート量制御に反映させる方式でも良い。
【００４９】
以上より、本実施形態によれば、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいてブレード電圧を制御することにより、トナーコート量の変動が画像品質に及ぼす影響を抑制している。これにより、使用初期から寿命まで安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成、トナーコート量検知回路の構成は第１の実施形態と同一であるので、同一の構成については説明を省略する。
【００５１】
第１の実施形態で説明したように、素の状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいてブレード電圧を導出するプロセスは、画像形成装置の「非画像形成時」に行っている。そこで本実施形態では、「非画像形成時」として、「プリント開始」の信号が入力される前、つまり画像形成装置のメインモータが駆動する前の期間に、トナーコート量
の検知動作、及びブレード電圧の目標値の導出を行っていることが特徴である。
【００５２】
図８に示すように、まずトナーコート量検知開始の信号が入力され（Ｓ２０１）、トナーコート量の検知、ブレード電圧の決定が行われる（Ｓ２０２〜Ｓ２０９）。なお、このプロセスは第１の実施形態で説明したものと同一であるので説明は省略する。次に「プリント開始」の信号が入力され（Ｓ２１０）、その後「画像形成開始」の信号が入力される（Ｓ２１１）。そして「画像形成終了（Ｓ２１３）」、「プリント終了（Ｓ２１５）」の順に動作が終了し、一連のプロセスが終了される（Ｓ２１６）。
【００５３】
かかる構成によると、「プリント開始」の信号を入力してからすぐに「画像形成開始」の信号を入力することができるので、メインモータを駆動してからシート材に画像が形成されるまでのプリントタイムを短縮することが可能になる。よって、ユーザビリティの向上を達成することができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
図９、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成、トナーコート量検知回路の構成は第１の実施形態と同一であるので、同一の構成については説明を省略する。
【００５５】
第１、第２の実施形態では、非画像形成時に、トナーコート量を検知した後に検知結果に基づいて規制ブレード４５に印加する目標値としてのブレード電圧を導出しているが、本実施形態では、現像スリーブ４３に印加する現像電圧を制御することを特徴とする。つまり、トナーコート量の変動に応じて、現像電圧の目標値を導出し、その目標値に基づいて現像電圧を制御している。
【００５６】
本実施形態では、規制ブレード４５は電気的には出力電極部材としてのみ機能するため、規制ブレード４５には、少なくともトナーコート量検知回路５５が接続されていればよく、切り替えスイッチ６２、交流電源５３、直流電源５４を省略することが可能である。
【００５７】
図９を参照して、現像電圧とそれに応じて供給されるトナー量との関係について説明する。図９（ａ）は、感光体ドラム２の電位（ＶＤ、ＶＬ）と、現像電圧の時間平均電圧（ＶＤＣ）の関係を表している。感光体ドラム２は帯電工程においてその表面が一様に電位ＶＤに帯電され、露光装置９による走査露光により、レーザー光が照射される部分の電位がＶＤからＶＬに変化し、静電潜像が形成される。なお、ここでＶＬとは、レーザを全点灯することで形成される、いわゆる、べた画像形成時の感光体ドラムの電位となる。
【００５８】
この状態において、ＶＤ＜ＶＤＣ＜ＶＬの関係にある現像電圧ＶＤＣを現像スリーブ４３に印加すると、負極性に帯電しているトナーは感光体ドラム２の電位ＶＬの箇所にだけ付着する。ここで図９（ａ）に示すように、ＶＤＣとＶＬの電位差、すなわち、現像電圧ＶＤＣの、静電像の電位（ＶL）に対する電位差を現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）と呼
ぶ。図９（ｂ）に現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）と、感光体ドラム２に供給されるトナー量との関係を示すが、図示するように、現像コントラストが大きければ大きいほど、供給されるトナー量も多くなる。
【００５９】
次に図１０を参照して、「プリント開始」の信号が入力されてから、目標とする現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）の値を決定し、画像形成を行う際のプロセスについて説明する。
【００６０】
まず、ホストコンピュータから「プリント開始」の信号が入力され、画像形成装置のメインモータが起動する（Ｓ３０１）。その後、切り替えスイッチ６１をＡ側に切り替え、
トナーコート量検知に必要な交流電源及びトナーコート量検知回路と接続する（Ｓ３０２）。
【００６１】
次に、交流電源５１により、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧（検知用電圧）を印加する（Ｓ３０３）。このとき、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生し、規制ブレード４５には電圧Ｖ２が発生する（Ｓ３０４）。
【００６２】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部５８に出力し（Ｓ３０５）、ＡＤ変換部５８はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部５９に出力する（Ｓ３０６）。制御部５９に入力されたデジタル値から、現像スリーブ４３上のトナーコート量の絶対値が検知できるので、その値に応じて画像形成動作に必要な現像コントラストＶＣＯＮＴを導出し、該現像コントラストが得られる現像電圧を決定する（Ｓ３０７）。
【００６３】
現像電圧の決定方法としては、検知されたトナーコート量が少なくなる程、現像コン
トラストＶＣＯＮＴの値が大きくなるような現像電圧とすればよい。すなわち、トナーコート量が「第１の量」の時の現像電圧を第１電圧値、トナーコート量が「第１の量」よりも少ない「第２の量」の時の現像電圧を第２電圧値とした時、第２電圧値は、第１電圧値よりも、静電像の電位に対する電位差が大きくなるような値とする。これにより、トナーコート量が減少したとしても、現像コントラストを大きくできる現像電圧が現像スリーブに印加されるため、画像濃度の低下を抑制する事が可能となる。
【００６４】
現像電圧が決定されると、一旦交流電源５１により印加されていた交流電圧を止め（Ｓ３０８）、切り替えスイッチ６１をＢ側に切り替え、画像形成動作に必要な現像電圧が印加できる状態にする（Ｓ３０９）。その後、「画像形成開始」の信号が入力されると、次のステップへ移行する（Ｓ３１０）。なお、「画像形成開始」の信号が入力されると、静電潜像の形成が開始する。
【００６５】
画像形成動作が始まると、交流電源５１、直流電源５２をそれぞれ所定のタイミングで動作させ、決定した現像電圧を現像スリーブ４３に印加して画像形成動作を行う（Ｓ３１１）。画像形成動作が終わると（Ｓ３１２）、交流電源５１、直流電源５２をそれぞれ所定のタイミングで停止させる（Ｓ３１３）。
【００６６】
以上より、本実施形態によれば、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて現像電圧を制御することにより、トナーコート量の変動が画像品質に及ぼす影響を抑制している。これにより、使用初期から寿命まで安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００６７】
なお、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、現像コントラストを決定するタイミングは、「非画像形成時」であればよく、例えば先の第１、第２の実施形態で説明した、紙間や「プリント開始」の信号が入力される前であってもよい。さらに、第１、第２の実施形態で説明したブレードバイアスの制御と、本実施形態における現像電圧の制御を組み合わせてもよい。
【００６８】
（他の実施形態）
上記第１〜第３の実施形態では、トナーコート量を検知する際に、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧（検知用電圧）を印加しているが、検知用電圧を規制ブレード４５に印加する構成であってもよい。この場合は、現像スリーブ４３に誘起される電流値を測定することで、上記と同様にトナーコート量を検知することができ
る。つまり、現像スリーブ４３、または規制ブレード４５のいずれか一方に検知用電圧を印加し、他方において誘起される電流値を測定すればよい。
【符号の説明】
【００６９】
２…感光体ドラム（像担持体） ４３…現像スリーブ（現像剤担持体） ４５…規制ブレード（規制部材） ５５…トナーコート量検知回路（検知装置） ５９…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によって被転写体に画像を形成する画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を採用する画像形成装置が広く実用化されている。このような画像形成装置に対して、近年は耐久安定性も含めた高画質化が要求されている。ここでいう「耐久安定性」とは、画像形成装置の使用初期から寿命までの画像品質の変化の少なさと言い換えることができる。「耐久安定性」を適切なレベルに維持するためには、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量（以下、トナーコート量とする）を適正な値に保つことが重要である。
【０００３】
図１１に、従来の画像形成装置において現像剤担持体１４３上のトナーコート量を規制するための構成を示す。図示するように、画像形成装置には、現像剤担持体１４３（内部にマグネットローラ１４６を含む）の表面に当接して該表面に担持されている現像剤１４７のトナーコート量を所定の値に規制するための規制部材１４５が設けられている。規制部材１４５を、現像剤担持体１４３の回転方向（図中Ｚ方向）に対してカウンター方向となるように現像剤担持体１４３の表面に当接させることにより、現像剤１４７の薄層を形成することが可能になる。なお、特許文献１には、このような規制部材を用いてトナーコート量を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の画像形成装置には、以下の課題がある。
【０００６】
画像形成装置の使用時間、使用回数が多くなると、それに伴って磨耗により現像剤担持体の表面粗さが小さくなり、現像剤担持体の表面において現像剤を担持しにくくなる。その結果、現像剤担持体の表面に担持されるトナーコート量が減少する。また、規制部材の当接圧や取り付け位置は、部品の寸法公差や取り付け公差によって変動するので、それによりトナーコート量が変動してしまう。これに対して従来より、規制部材に電圧を印加し、その電圧を制御することにより、トナーコート量を調整する技術が知られている。しかしながら、従来の画像形成装置はトナーコート量の増減を調整できるものの、調整前のトナーコート量を考慮していないので、トナーコート量を必ずしも適正な量に補正できるとは限らない。従って、画像濃度等が変動し、安定して高品質の画像を得ることができないという課題を招く。
【０００７】
そこで本発明は、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量が変化しても、高品質な画像を安定して得ることが可能な現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の
量に関する情報を検知する検知装置と、前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記規制部材に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、を有し、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記規制部材に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記規制部材に印加する電圧値を第２電圧値とした時に、前記第２電圧値は、前記第１電圧値よりも現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤担持体の表面に担持されている現像剤量が変化しても、高品質な画像を安定して得ることが可能な現像装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における現像剤担持体及び規制部材の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】第１の実施形態におけるトナーコート量検知回路の概略構成図。
【図４】検出値（Ｖ）とトナーコート量（ｇ／ｍ２）の関係を示す図。
【図５】規制部材によるトナーコート量の規制の様子を示す図。
【図６】トナーコート量と規制部材に印加する電圧との関係を示す図。
【図７】第１の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図８】第２の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図９】現像電圧と供給されるトナー量との関係を示す図。
【図１０】第３の実施形態におけるプリント動作のフローチャート図。
【図１１】従来例における現像剤担持体と規制部材の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
（画像形成装置の概略構成）
図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式を採用するレーザービームプリンタである。画像形成装置には、像担持体としての回転可能な感光体ドラム２、感光体ドラム２の表面を一様に帯電する帯電ローラ３、及び感光体ドラム２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５が設けられている。さらに感光体ドラム２に対向する位置には、感光体ドラム２の表面にトナー（現像剤）を供給する現像装置４が設けられている。なお、現像装置４の数は１つに限られるものではなく、トナーの種類（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに現像装置４を設ける構成であってもよい。
【００１２】
現像装置４は、感光体ドラム２に供給するトナー４０を表面で担持する回転可能なアルミニウム製の現像スリーブ４３（現像剤担持体）を有しており、現像スリーブ４３の内側には、マグネットローラ４６が設けられている。本実施形態では現像剤として磁性トナーを用いており、現像スリーブ４３の内側にマグネットローラ４６を設けることで、現像スリーブ４３の表面にトナーをより確実に担持させることが可能になる。さらに現像装置４には、一端が現像装置４の枠体に取り付けられ、他端が現像スリーブ４３の表面に当接することで現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を規制する導電性の規制ブレード４５（規制部材）が設けられている。規制ブレード４５は導電性ウレタンゴムによって構成されている。
【００１３】
シート材に画像を形成する際は、まず、不図示の入力部に「プリント開始」の信号が入力され、それによってメインモータが駆動を開始する。このメインモータは、感光体ドラム２や現像装置４等の駆動源となるものである。そして「画像形成開始」の信号が入力さ
れると、露光装置９からレーザー光が射出され、帯電ローラ３によって一様に帯電されている感光体ドラム２の表面がレーザー光によって走査露光され、感光体ドラム２に静電潜像が形成される。
【００１４】
感光体ドラム２に静電潜像が形成されると、現像スリーブ４３に現像電圧が印加されることにより、現像スリーブ４３の表面に担持されているトナーが静電潜像に静電気的に供給され、これにより、静電潜像がトナー像として現像される。感光体ドラム２の表面に現像されたトナー像は、感光体ドラム２と転写ローラ７のニップ部において、給送部から給送されるシート材上に転写される。なお、トナー像の転写は、転写ローラ７に転写電圧が印加されることにより行われる。シート材上に転写されたトナー像は、定着装置８において加熱・加圧されることでシート材上に定着される。
【００１５】
本実施形態では、このようなプロセスを経てシート材上に画像が形成される。なお、本実施形態では感光体ドラム２の表面からシート材上に直接トナー像を転写しているが、例えば中間転写ベルト等にトナー像を一旦転写する中間転写方式も採用し得る。中間転写方式の場合は、中間転写ベルトが、本発明における「被転写体」となる。
【００１６】
（現像スリーブ、規制ブレードの概略構成）
図１を参照して、本実施形態における現像スリーブ４３、及び規制ブレード４５の概略構成について説明する。図１は、現像スリーブ４３と、その表面に当接する規制ブレード４５の当接箇所を拡大した図である。
【００１７】
マグネットローラ４６の磁力によって現像スリーブ４３上に担持されているトナーは、矢印ｚ方向に回転する現像スリーブ４３の回転によって、規制ブレード４５と現像スリーブ４３とで形成される空隙に押し込まれ、これによりトナーの薄層が形成される。ここで、現像スリーブ４３の表面に担持されているトナー量（現像剤量）、即ち「トナーコート量」は、現像スリーブ４３表面の単位面積あたりに担持されているトナー量のことを指し、単位は（ｇ／ｍ２）である。
【００１８】
現像スリーブ４３には、切り替えスイッチ６１を介して交流電源５１が接続されている。かかる構成によると、切り替えスイッチ６１をＡ側にすると交流電源５１からの交流電圧が、切り替えスイッチ６１をＢ側にすると交流電源５１及び直流電源５２からそれぞれ出力される交流電圧と直流電圧とを重畳した重畳電圧が印加される。この重畳電圧が、本実施形態における「現像電圧」に相当する。このように現像スリーブ４３には、交流電圧、又は重畳電圧が印加され、つまり電極としての機能を有しているといえるので、本実施形態では、現像スリーブ４３を「第１電極」とする。
【００１９】
一方、規制ブレード４５には、切り替えスイッチ６２を介して交流電源５３とトナーコート量検知回路５５のいずれかが接続されている。かかる構成によると、切り替えスイッチ６２をＡ’側にすると、規制ブレード４５とトナーコート量検知回路５５が接続され、この場合は規制ブレード４５がトナーコート量検知回路５５に電気信号を出力する出力電極部材（第２電極）として機能する。また、切り替えスイッチ６２をＢ’側にすると、規制ブレード４５には交流電源５３及び直流電源５４からそれぞれ出力される交流電圧と直流電圧とを重畳したブレード電圧が印加されるので、規制ブレード４５が入力電極部材（第２電極）として機能する。
【００２０】
（規制ブレードに印加するブレード電圧とトナーコート量の関係）
本実施形態では、規制ブレード４５にブレード電圧を印加していない状態（以下、素の状態とする）のトナーコート量を検知し、検知されたトナーコート量に基づいてブレード電圧を目標値に制御し、所望のトナーコート量を得るようにしている。これにより、使用
初期から寿命まで高品質の画像を安定して得ることが可能になる。
【００２１】
図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して、規制ブレード４５に印加するブレード電圧とトナーコート量の関係について説明する。なお、以下では負極性に帯電したトナーを用いた場合について説明するが、本実施形態に用いられるトナーの帯電極性はこれに限られない。
【００２２】
ブレード電圧の正負は、現像電圧の直流成分との比較によって決められる。上述したように規制ブレード４５には交流電圧と直流電圧とが重畳されたブレード電圧が印加されるが、この直流成分と、現像電圧の直流成分とが同じ場合、ブレード電圧と現像電圧の電圧差は「ゼロ」とする。同様にブレード電圧の直流成分の方が現像バイアスの直流成分よりもプラス側にある場合は、両者の電圧差は「プラス」、逆の場合は「マイナス」とする。
【００２３】
まず図５（ａ）のように、直流電源５４（図１参照）によってブレード電圧の直流成分を負（マイナス）側にすると、負帯電のトナー４０には規制ブレード４５から斥力が働く。すると規制ブレード４５表面にあるトナー４０は斥力によって規制ブレード４５から離れようとするため、トナー４０と規制ブレード４５との間の摩擦力は小さくなる。その結果、現像スリーブ４３が回転してトナー４０を搬送しようとすると、多くのトナーが規制ブレード４５表面を滑るようにして現像スリーブ４３の移動速度と略同じ速度で移動するのでトナーコート量が増加する。
【００２４】
一方、図５（ｂ）に示すように、直流電源５４（図１参照）によってブレード電圧の直流成分を正（プラス）側にすると、負帯電のトナー４０には規制ブレード４５から引力が働く。すると規制ブレード４５表面にあるトナー４０は引力によって規制ブレード４５に押しつけられるため、トナー４０と規制ブレード４５との間の摩擦力が大きくなる。その結果、現像スリーブ４３が回転してトナー４０を搬送しようとしても、規制ブレード４５表面のトナー４０は、その高摩擦力のために規制ブレード４５の表面を回転しながら移動していく。このときの規制ブレード４５表面におけるトナー４０の移動速度は、当然のことながら、トナー４０が規制ブレード４５表面を滑っていく場合に比べて小さくなる。つまり、単位時間に通過するトナー粒子の数が減ることになるため、現像スリーブ４３上のトナーコート量が減少する。
【００２５】
図６に、トナーコート量と規制ブレード４５に印加するブレード電圧との関係を示す。なお、図中の「ブレード電圧直流成分差」とは、現像電圧の直流成分とブレード電圧の直流成分との差のことを指す。図示するように、現像電圧の直流成分に対してブレード電圧の直流成分をマイナスにするほど、現像スリーブ４３に担持されるトナーコート量が多くなる。逆に、現像電圧の直流成分に対してブレード電圧の直流成分をプラスにするほど、現像スリーブ４３に担持されるトナーコート量が少なくなることがわかる。なお、正極性に帯電したトナーを用いる場合は、この逆の関係になる。
【００２６】
このように、規制ブレード４５に印加するブレード電圧を制御すれば、トナーコート量の増減を調整することができる。しかしながら、調整前のトナーコート量を把握していないと、必ずしもトナーコート量を目標値に調整できるとは限らない。
【００２７】
そこで本実施形態では、素の状態、つまり、規制ブレード４５にブレード電圧が印加されていない状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて、トナーコート量が目標値となるようにブレード電圧を制御している。以下、素の状態のトナーコート量を検知する方法について説明する。
【００２８】
（トナーコート量を検知する方法）
図３を参照して、素の状態のトナーコート量を検知する方法について説明する。図３は
、図１におけるトナーコート量検知回路（検知装置）５５の回路構成を示すものである。図示するように、トナーコート量検知回路５５は、検出回路５７とリファレンス用コンデンサ５６とを有している。本実施形態では、規制ブレード４５が「第２電極」として機能する点を利用して、規制ブレード４５によってトナーコート量を検知している点が特徴である。
【００２９】
現像スリーブ４３上のトナーコート量を検知する際は、まず、交流電源５１が現像スリーブ４３に交流電圧（検知用の振動電圧）を印加する。この際、図１に示す切り替えスイッチ６１はＡ側に接続されている。
【００３０】
現像スリーブ４３に交流電圧が印加されると、規制ブレード４５には電圧が誘起される。そして、その際に規制ブレード４５に誘起される電流値を測定し、検出回路５７において現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の静電容量Ｃ２を測定する。つまりここでは、現像スリーブ４３は、検知用の振動電圧が入力される入力電極部材として機能している。また、規制ブレード４５は、現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間に存在するトナーコート量に応じた静電容量Ｃ２を検知回路５５に出力する出力電極部材として機能している。
【００３１】
ここでトナーコート量と静電容量Ｃ２の関係について補足的に説明する。現像スリーブ４３と規制ブレード４５との間の静電容量Ｃ２は、規制ブレード４５の面積Ａ、両者間の距離ｄ、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の比誘電率Ｋεを用いると、Ｃ２＝Ｋε×Ａ／ｄの関係にある。
【００３２】
ここで、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間にはトナーの薄層が均一に存在していると考えられるので、比誘電率Ｋεは略一定とみなすことができる。また、規制ブレード４５の面積Ａも変化しないので、一定値とみなすことができる。一方、距離ｄは現像スリーブ４３上に担持されているトナーコート量によって変化する値である。例えば、現像スリーブ４３上のトナーコート量が少ないと距離ｄは小さくなり、現像スリーブ４３と規制ブレード４５間の静電容量Ｃ２は大きな値をとる。つまり、静電容量Ｃ２を測定すれば、その測定結果からトナーコート量を求めることが可能になる。
【００３３】
上述の回路構成により、現像スリーブ４３に交流電圧（検知用電圧）を印加し、規制ブレード４５に誘起された電圧は、規制ブレード４５に接続された検出回路５７に電圧Ｖ２として入力される。一方で交流電源５１から出力される交流電圧（検知用電圧）は、リファレンス用コンデンサ５６（静電容量Ｃ１：固定値）に印加され、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生する。そして、ここで発生したＶ１がＶ２と同様に検出回路５７に入力される。
【００３４】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、Ｖ３を演算部５８に出力し、演算部５８はアナログ電圧であるＶ３をデジタル変換し、変換後の電圧を制御部５９に出力する。制御部５９は、演算部５８でデジタル値に変換された電圧値Ｖ（以下、この値を「検出値（Ｖ）」（単位はボルト）と称する）から、現像スリーブ４３上のトナーコート量を検知する。そして、検知されたトナーコート量に基づいて、規制ブレード４５に印加する電圧を変更する。
【００３５】
この方法により、素の状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて規制ブレード４５に印加する電圧を変更可能である。このように、本実施形態では、「第１電極」として機能する現像スリーブ４３と、「第２電極」として機能する規制ブレード４５との間の静電容量Ｃ２を検知することで、トナーコート量（現像剤の量）に関する情報を検知することができる。
【００３６】
図４に、検出値（Ｖ）とトナーコート量（ｇ／ｍ２）の関係を示す。図示するように、トナーコート量が少なくなるほど（静電容量値Ｃ２が大きくなるほど）、検出値（Ｖ）は小さくなっている。なお、制御部５９では、予め得られている両者の関係に基づいて「検出値（Ｖ）」から「トナーコート量（ｇ／ｍ２）」への変換を行っている。
【００３７】
例えば、トナーコート量が「第１の量」よりも少ない「第２の量」となった場合のブレード電圧の目標値である第２電圧値は、「第１の量」の時のブレード電圧の目標値である第１電圧値よりも、マイナス側（トナーの正規帯電極性側）の電圧値とする。すなわち、トナーコートが減少した場合には、ブレード電圧の目標値として、トナーコート量を増加させるような電圧が導出される。一方で、トナーコート量が多い場合は、この逆の制御を行う。従って、素の状態のトナーコート量を考慮した上で、トナーコート量を適切な値に維持することが可能になる。
【００３８】
（トナーコート量を検知するタイミング）
図３に示す回路構成によると、規制ブレード４５を入力電極部材として使用している期間は、規制ブレード４５を出力電極部材として利用できないという制約がある。逆に、規制ブレード４５を出力電極部材として使用している期間は、入力電極部材としては利用できない。その理由は、ブレード電圧を印加している状態の規制ブレード４５にトナーコート量検知回路５５を接続すると、印加しているブレード電圧の影響を受けて静電容量Ｃ２の値を正しく測定できないからである。
【００３９】
この課題を解決するためには、少なくともブレード電圧を印加しない期間に現像スリーブ４３の表面上のトナーコート量を検知し、その検知結果を用いて画像形成中に印加すべきブレード電圧の直流電圧値（直流成分）を目標値として導出する必要がある。ここで図７を参照して、プリント開始の信号が入力されてからプリント終了となるまでのプロセスについて説明する。
【００４０】
まず、ホストコンピュータから「プリント開始」の信号が入力され、画像形成装置のメインモータが起動する（Ｓ１０１）。その後、切り替えスイッチ６１をＡ側に、切り替えスイッチ６２をＡ’側にそれぞれ切り替え、トナーコート量検知に必要な交流電源及び検知回路と接続する（Ｓ１０２）。
【００４１】
次に、交流電源５１から、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧を印加する（Ｓ１０３）。このとき、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生し、規制ブレード４５には電圧Ｖ２が発生する（Ｓ１０４）。
【００４２】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部５８に出力し（Ｓ１０５）、ＡＤ変換部５８はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部５９に出力する（Ｓ１０６）。制御部５９に入力されたデジタル値から、現像スリーブ４３上のトナーコート量の絶対値が検知できるので、その値に応じてトナーコート量制御に用いるブレード電圧の直流電圧値（目標値）を導出する（Ｓ１０７）。
【００４３】
ブレード電圧の直流電圧値が導出されると、一旦交流電源５１により印加されていた交流電圧を止め（Ｓ１０８）、切り替えスイッチ６１をＢ側に、切り替えスイッチ６２をＢ’側にそれぞれ切り替える。そして、画像形成動作に必要な現像電圧、ブレード電圧を印加できる状態にする（Ｓ１０９）。その後、「画像形成開始」の信号が入力されると、次のステップへ移行する（Ｓ１１０）。なお、「画像形成開始」の信号が入力されると、静電潜像の形成が開始する。
【００４４】
画像形成動作が始まると、交流電源５１、直流電源５２、交流電源５３、直流電源５４をそれぞれ所定のタイミングで動作させ、現像電圧、ブレード電圧を現像スリーブ４３及び規制ブレード４５に印加して画像形成動作を行う（Ｓ１１１）。画像形成動作が終わると（Ｓ１１２）、交流電源５１、直流電源５２、交流電源５３、直流電源５４をそれぞれ所定のタイミングで停止させる（Ｓ１１３）。なお、交流電源５１及び交流電源５３から印加される交流電圧の周波数に差があると、干渉を起こして画像に周期的な濃淡ムラが生じることもあるので、これらは同一周波数であることが好ましい。
【００４５】
このように本実施形態では、「画像形成開始」の信号が入力される前の非画像形成時において、素のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて画像形成時のブレード電圧の目標値を導出している。なお、本実施形態における「非画像形成時」とは、装置本体を設置した状態において、シート材に画像が形成されていない期間を指す。より具体的には、感光体ドラム２と転写ローラ７とで形成されるニップ部にシート材が搬送されていない間、すなわち、規制ブレード４５にブレードバイアスを印加していない期間を指す。
【００４６】
例えば図７の場合は、Ｓ１０１〜Ｓ１０９の期間（つまり「画像形成開始」の信号が入力される前の期間）を、「非画像形成時」とする。また、「画像形成時」とは、Ｓ１１０〜Ｓ１１２の期間（つまり「画像形成開始」の信号が入力されてから「画像形成終了」の信号が入力されるまでの期間）であって、即ちブレード電圧が印加されている期間に相当する。
【００４７】
なお、本実施形態では、現像電圧、ブレード電圧として直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧を印加する場合について説明したが、現像電圧、ブレード電圧共に直流電圧だけでも画像形成を行うことは可能であり、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記に記載した「交流電圧（交流成分）」を「振動電圧」と読み替えることも可能である（極性＋、−の反転が必要な交流電圧に対し、振動電圧は極性の反転は必要なく、振動サイクルの中で電圧値が変動していればよい）。
【００４８】
また、上述した「非画像形成時」とは、複数の画像形成ジョブを実行する際は、画像形成ジョブと次の画像形成ジョブとの間の期間のことであってもよく、さらに連続して画像形成を行う際の紙間のタイミングであってもよい。また、これらのタイミングを組み合わせ、画像形成開始前にトナーコート量検知を行い、連続印字枚数が多い場合、途中の紙間でもトナーコート量検知を行い、以後の画像形成時のトナーコート量制御に反映させる方式でも良い。
【００４９】
以上より、本実施形態によれば、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいてブレード電圧を制御することにより、トナーコート量の変動が画像品質に及ぼす影響を抑制している。これにより、使用初期から寿命まで安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成、トナーコート量検知回路の構成は第１の実施形態と同一であるので、同一の構成については説明を省略する。
【００５１】
第１の実施形態で説明したように、素の状態のトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいてブレード電圧を導出するプロセスは、画像形成装置の「非画像形成時」に行っている。そこで本実施形態では、「非画像形成時」として、「プリント開始」の信号が入力される前、つまり画像形成装置のメインモータが駆動する前の期間に、トナーコート量
の検知動作、及びブレード電圧の目標値の導出を行っていることが特徴である。
【００５２】
図８に示すように、まずトナーコート量検知開始の信号が入力され（Ｓ２０１）、トナーコート量の検知、ブレード電圧の決定が行われる（Ｓ２０２〜Ｓ２０９）。なお、このプロセスは第１の実施形態で説明したものと同一であるので説明は省略する。次に「プリント開始」の信号が入力され（Ｓ２１０）、その後「画像形成開始」の信号が入力される（Ｓ２１１）。そして「画像形成終了（Ｓ２１３）」、「プリント終了（Ｓ２１５）」の順に動作が終了し、一連のプロセスが終了される（Ｓ２１６）。
【００５３】
かかる構成によると、「プリント開始」の信号を入力してからすぐに「画像形成開始」の信号を入力することができるので、メインモータを駆動してからシート材に画像が形成されるまでのプリントタイムを短縮することが可能になる。よって、ユーザビリティの向上を達成することができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
図９、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成、トナーコート量検知回路の構成は第１の実施形態と同一であるので、同一の構成については説明を省略する。
【００５５】
第１、第２の実施形態では、非画像形成時に、トナーコート量を検知した後に検知結果に基づいて規制ブレード４５に印加する目標値としてのブレード電圧を導出しているが、本実施形態では、現像スリーブ４３に印加する現像電圧を制御することを特徴とする。つまり、トナーコート量の変動に応じて、現像電圧の目標値を導出し、その目標値に基づいて現像電圧を制御している。
【００５６】
本実施形態では、規制ブレード４５は電気的には出力電極部材としてのみ機能するため、規制ブレード４５には、少なくともトナーコート量検知回路５５が接続されていればよく、切り替えスイッチ６２、交流電源５３、直流電源５４を省略することが可能である。
【００５７】
図９を参照して、現像電圧とそれに応じて供給されるトナー量との関係について説明する。図９（ａ）は、感光体ドラム２の電位（ＶＤ、ＶＬ）と、現像電圧の時間平均電圧（ＶＤＣ）の関係を表している。感光体ドラム２は帯電工程においてその表面が一様に電位ＶＤに帯電され、露光装置９による走査露光により、レーザー光が照射される部分の電位がＶＤからＶＬに変化し、静電潜像が形成される。なお、ここでＶＬとは、レーザを全点灯することで形成される、いわゆる、べた画像形成時の感光体ドラムの電位となる。
【００５８】
この状態において、ＶＤ＜ＶＤＣ＜ＶＬの関係にある現像電圧ＶＤＣを現像スリーブ４３に印加すると、負極性に帯電しているトナーは感光体ドラム２の電位ＶＬの箇所にだけ付着する。ここで図９（ａ）に示すように、ＶＤＣとＶＬの電位差、すなわち、現像電圧ＶＤＣの、静電像の電位（ＶL）に対する電位差を現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）と呼
ぶ。図９（ｂ）に現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）と、感光体ドラム２に供給されるトナー量との関係を示すが、図示するように、現像コントラストが大きければ大きいほど、供給されるトナー量も多くなる。
【００５９】
次に図１０を参照して、「プリント開始」の信号が入力されてから、目標とする現像コントラスト（ＶＣＯＮＴ）の値を決定し、画像形成を行う際のプロセスについて説明する。
【００６０】
まず、ホストコンピュータから「プリント開始」の信号が入力され、画像形成装置のメインモータが起動する（Ｓ３０１）。その後、切り替えスイッチ６１をＡ側に切り替え、
トナーコート量検知に必要な交流電源及びトナーコート量検知回路と接続する（Ｓ３０２）。
【００６１】
次に、交流電源５１により、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧（検知用電圧）を印加する（Ｓ３０３）。このとき、リファレンス用コンデンサ５６の両端には電圧Ｖ１が発生し、規制ブレード４５には電圧Ｖ２が発生する（Ｓ３０４）。
【００６２】
検出回路５７は、この電圧Ｖ１、Ｖ２との電圧差から測定値である電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部５８に出力し（Ｓ３０５）、ＡＤ変換部５８はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部５９に出力する（Ｓ３０６）。制御部５９に入力されたデジタル値から、現像スリーブ４３上のトナーコート量の絶対値が検知できるので、その値に応じて画像形成動作に必要な現像コントラストＶＣＯＮＴを導出し、該現像コントラストが得られる現像電圧を決定する（Ｓ３０７）。
【００６３】
現像電圧の決定方法としては、検知されたトナーコート量が少なくなる程、現像コン
トラストＶＣＯＮＴの値が大きくなるような現像電圧とすればよい。すなわち、トナーコート量が「第１の量」の時の現像電圧を第１電圧値、トナーコート量が「第１の量」よりも少ない「第２の量」の時の現像電圧を第２電圧値とした時、第２電圧値は、第１電圧値よりも、静電像の電位に対する電位差が大きくなるような値とする。これにより、トナーコート量が減少したとしても、現像コントラストを大きくできる現像電圧が現像スリーブに印加されるため、画像濃度の低下を抑制する事が可能となる。
【００６４】
現像電圧が決定されると、一旦交流電源５１により印加されていた交流電圧を止め（Ｓ３０８）、切り替えスイッチ６１をＢ側に切り替え、画像形成動作に必要な現像電圧が印加できる状態にする（Ｓ３０９）。その後、「画像形成開始」の信号が入力されると、次のステップへ移行する（Ｓ３１０）。なお、「画像形成開始」の信号が入力されると、静電潜像の形成が開始する。
【００６５】
画像形成動作が始まると、交流電源５１、直流電源５２をそれぞれ所定のタイミングで動作させ、決定した現像電圧を現像スリーブ４３に印加して画像形成動作を行う（Ｓ３１１）。画像形成動作が終わると（Ｓ３１２）、交流電源５１、直流電源５２をそれぞれ所定のタイミングで停止させる（Ｓ３１３）。
【００６６】
以上より、本実施形態によれば、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、その検知結果に基づいて現像電圧を制御することにより、トナーコート量の変動が画像品質に及ぼす影響を抑制している。これにより、使用初期から寿命まで安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００６７】
なお、現像スリーブ４３の表面におけるトナーコート量を検知し、現像コントラストを決定するタイミングは、「非画像形成時」であればよく、例えば先の第１、第２の実施形態で説明した、紙間や「プリント開始」の信号が入力される前であってもよい。さらに、第１、第２の実施形態で説明したブレードバイアスの制御と、本実施形態における現像電圧の制御を組み合わせてもよい。
【００６８】
（他の実施形態）
上記第１〜第３の実施形態では、トナーコート量を検知する際に、現像スリーブ４３及びレファレンス用コンデンサ５６に交流電圧（検知用電圧）を印加しているが、検知用電圧を規制ブレード４５に印加する構成であってもよい。この場合は、現像スリーブ４３に誘起される電流値を測定することで、上記と同様にトナーコート量を検知することができ
る。つまり、現像スリーブ４３、または規制ブレード４５のいずれか一方に検知用電圧を印加し、他方において誘起される電流値を測定すればよい。
【符号の説明】
【００６９】
２…感光体ドラム（像担持体） ４３…現像スリーブ（現像剤担持体） ４５…規制ブレード（規制部材） ５５…トナーコート量検知回路（検知装置） ５９…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知する検知装置と、
前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記規制部材に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、
を有し、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記規制部材に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記規制部材に印加する電圧値を第２電圧値とした時に、前記第２電圧値が、前記第１電圧値よりも現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記検知装置は、非画像形成時において、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像装置を駆動するモータを更に有し、
前記検知装置は、前記モータが駆動を開始する前に、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記検知装置は、前記現像剤担持体または前記規制部材のいずれか一方に振動電圧を印加することで、第１電極として機能する前記現像剤担持体と、第２電極として機能する前記規制部材との間の静電容量を検知するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知する検知装置と、
前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記現像剤担持体に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、
を有し、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記現像剤担持体に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記現像剤担持体に印加する電圧値を第２電圧値とした時、前記第２電圧値が、前記第１電圧値よりも、前記静電像の電位に対する電位差が大きくなるように制御することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記検知装置は、非画像形成時において前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像装置を駆動するモータを更に有し、
前記検知装置は、前記モータが駆動を開始する前に前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記検知装置は、前記現像剤担持体または前記規制部材のいずれか一方に振動電圧を印
加することで、第１電極として機能する前記現像剤担持体と、第２電極として機能する前記規制部材との間の静電容量を検知するよう構成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１】
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知する検知装置と、
前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記規制部材に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、
を有し、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記規制部材に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記規制部材に印加する電圧値を第２電圧値とした時に、前記第２電圧値が、前記第１電圧値よりも現像剤の正規帯電極性側の値となるように制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記検知装置は、非画像形成時において、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像装置を駆動するモータを更に有し、
前記検知装置は、前記モータが駆動を開始する前に、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記検知装置は、前記現像剤担持体または前記規制部材のいずれか一方に振動電圧を印加することで、第１電極として機能する前記現像剤担持体と、第２電極として機能する前記規制部材との間の静電容量を検知するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
現像剤を担持して静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知する検知装置と、
前記検知装置の検知結果に基づいて、画像形成時に前記現像剤担持体に印加する電圧の値を変更可能な制御部と、
を有し、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が第１の量の時に前記現像剤担持体に印加する電圧を第１電圧値、前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量が前記第１の量よりも少ない第２の量の時に前記現像剤担持体に印加する電圧値を第２電圧値とした時、前記第２電圧値が、前記第１電圧値よりも、前記静電像の電位に対する電位差が大きくなるように制御することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記検知装置は、非画像形成時において前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像装置を駆動するモータを更に有し、
前記検知装置は、前記モータが駆動を開始する前に前記現像剤担持体と前記規制部材との間にある現像剤の量に関する情報を検知することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記検知装置は、前記現像剤担持体または前記規制部材のいずれか一方に振動電圧を印
加することで、第１電極として機能する前記現像剤担持体と、第２電極として機能する前記規制部材との間の静電容量を検知するよう構成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１８０２１（Ｐ２０１１−１８０２１Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７９０６（Ｐ２０１０−７７９０６）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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