画像形成装置
【課題】 トナー規制部材と現像剤担持体間に印加する電圧を適正に設定することで、安定したトナーコート層を形成し、印字枚数やトナー消費量によらず、長期に渡って良好な画像を得ることができる画像形成装置を提案することにある。
【解決手段】 電圧印加手段が複数の直流電圧を印加した時に、電流検知手段によって検知された直流電流の極小値をＶｂｍｉｎとして、
潜像を現像する時に電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定する。
【解決手段】 電圧印加手段が複数の直流電圧を印加した時に、電流検知手段によって検知された直流電流の極小値をＶｂｍｉｎとして、
潜像を現像する時に電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一成分トナーを用いた現像方式としては、弾性層を有する現像剤担持体としての現像ローラを用いた接触現像方式が提案されている。現像ローラ上に付着した現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、現像剤規制部材としてのトナー規制部材を、現像ローラに当接することにより行われる。トナー規制部材としては、金属薄板を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラに当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。トナー規制部材により現像ローラ上にコートされた現像剤は、感光ドラム上に形成された静電潜像と、現像ローラ上に印加されたバイアスの電位により、前記静電潜像を現像する。
【０００３】
また、現像ローラ上に形成する現像剤のコート層の帯電量および層厚の安定化のために、現像ローラとトナー規制部材間に電圧を印加することが知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６３１１８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、現像ローラとトナー規制部材間に電圧を印加するため、トナーはトナー規制部材通過中に、現像ローラの方向へ押付けられる。これにより、トナーは、印加電圧によるストレスを受け、帯電性の低下や凝集性の増加を促進する場合があった。その結果、長期に渡って安定した画像を得ることが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、現像剤の劣化を抑制しつつ、良好な画像を得ることにある。また、本発明の他の目的は、現像剤規制部材によって規制された、現像剤担持体上の現像剤の層厚の安定化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態を精度良くユーザーに報知することにある。また、本発明の他の目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態に応じて現像剤を補給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知可能な電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された直流電流が極小値であるときの直流電圧値をＶｂｍｉｎとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成するための本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加する時に、前記電流検知手段によって検知された、前記複数の直流電流の極小値と極大値の差分をＤとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｄに基づいてＶｂを設定することを特徴とする。
【０００９】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって前記複数の直流電流の極小値及び極大値が検知され、前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｖｓに基づいてＶｂを設定することを特徴とする。本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段が前記複数の直流電流を検知し、前記複数の直流電流の極小値と極大値との差分をＤとして、
前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記Ｖｂを設定することを特徴とする。
【００１０】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の現像剤の状態に関連する情報を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体へ供給するための現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部へ補給するための現像剤を収納する現像剤補給部と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤補給部から前記現像剤収納部へ現像剤を補給する補給制御手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤の劣化を抑制しつつ、良好な画像を得ることができる。また、他の本発明によれば、現像剤規制部材によって規制された、現像剤担持体上の現像剤の層厚の安定化を図ることができる。また、他の本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態を精度良くユーザーに報知することができる。また、他の本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態に応じて現像剤を補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における画像形成装置の断面図である。
【図２】実施例１におけるプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】実施例１における現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す図である。
【図４】実施例１における電流測定手段の概略図である。
【図５】実施例１における直流電圧Ｖｂを設定するためのフローチャートである。
【図６】電源Ｓ２による直流電圧Ｖｂの作動時間と直流電圧Ｖｂの関係を示す図である。
【図７】実施例１におけるＶｂの入力波形とＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係
【図８】電流差Ｄと印字枚数との関係を示す図である。
【図９】直流電圧値の変動幅を説明する図である。
【図１０】良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）として算出した図である。
【図１１】実施例１における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１２】実施例１における警告・停止を判別するフローチャートである。
【図１３】電圧差Ｖｓと印字枚数との関係を示す図である。
【図１４】良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）として算出した図である。
【図１５】実施例２における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１６】実施例３における電流差Ｄに対する前記電圧差Ｖｓの比Ｈと印字枚数との関係を示す図である。
【図１７】Ｈの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）として算出した図である。
【図１８】実施例３における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１９】実施例４における現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す概略機構図である。
【図２０】実施例４における直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。
【図２１】比較例１における現像装置および現像装置にかかわる画像形成装置の一部を示した図である。
【図２２】比較例２において印字枚数Ｒの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）として算出したものである。
【図２３】比較例２における適正なＶｂを算出するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《実施例１》
（本体構成）
図１は本実施例の画像形成装置の断面図である。図１に示す本画像形成装置Ａは、電子写真プロセス利用のフルカラーレーザープリンタである。以下に本実施例における画像形成装置Ａの全体的な概略構成について述べる。
【００１５】
図２は、帯電装置Ｅ、現像装置Ｆ、クリーニング装置Ｃ、及び、感光ドラム１を一体としたプロセスカートリッジＢ（以下、「カートリッジＢ」と称す）の断面図である。
【００１６】
本画像形成装置Ａは、カートリッジＢを、イエロー、マゼンダ、シアン、黒色の各色について４連に並べ、各色のカートリッジＢで形成されたトナー像を、転写装置の中間転写ベルト２０上に転写することでフルカラー画像を形成するものである。プロセスカートリッジＢ上における画像の形成工程については後述する。
【００１７】
各色のカートリッジＢにより、被現像体である感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２０を挟んで、各色の感光ドラム１の対向位置に設けられた１次転写ローラ２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋにより、中間転写ベルト２０上で転写される。そして、転写されたトナー像は、中間転写ベルトの移動方向下流側に設けられた２次転写ローラ２３により、一括して記録紙上に転写される。なお、中間転写ベルト２０上の未転写トナーは、中間転写ベルトクリーナー２１によって回収される。
【００１８】
記録媒体である記録紙Ｐは画像形成装置Ａ下部のカセット２４内に積載されており、印字動作の要求とともに給紙ローラ２５により搬送される。そして、記録紙Ｐは、２次転写ローラ２３の位置において、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写される。
【００１９】
その後、定着ユニット２６により記録紙上のトナー像は記録紙Ｐに加熱定着される。そして、記録紙Ｐは、排紙部２７を経て画像形成装置Ａの外部に排出される。
【００２０】
画像形成装置Ａにおいては、各４色の着脱可能なプロセスカートリッジＢ等を収納する上部のユニット、転写ユニット、記録紙等を収納する下部ユニットとが分離可能になっている。そして、紙詰まり等のジャム処理発生時や、プロセスカートリッジＢの交換時において、上下のユニットを開口することにより前記処理を行う。
【００２１】
次に、カートリッジＢにおける画像形成プロセスについて説明する。
【００２２】
図２は、並列におかれた４つのカートリッジＢの１つに注目し、その近傍の断面を示したものである。
【００２３】
画像形成プロセスの中心となる像担持体としての感光ドラム１はアルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光ドラムである。画像形成プロセスにおいて、感光ドラム１は１８０ｍｍ／ｓｅｃの速度で画像形成装置Ａにより図中矢印ａ方向へ駆動される。
【００２４】
帯電装置である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光ドラム１に加圧接触して矢印ｂ方向に従動回転する。ここで帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して―１１００Ｖの直流電圧が印加される。これにより誘起された電荷によって、感光ドラム１の表面に、―５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。
【００２５】
この一様な表面電荷分布面に対して、スキャナーユニット１０により、画像データに対応してレーザ光が発光される。このレーザ光は、図２中の矢印Ｌで示すように感光ドラム１の表面を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖであり、未露光部位は暗部電位Ｖｄ＝−５５０Ｖである静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。
【００２６】
前記静電潜像は、所定のコート量及び電荷量の、現像剤担持体としての現像ローラ３上に形成されたトナーコート層を持つ現像装置により現像される。前記トナーコート層の形成方法については後述する。前記現像ローラ３は感光ドラム１に接触しながら、矢印ｃに示すように順方向に回転している。本実施例においては、現像ローラ３に印加されたＤＣバイアス＝―３００Ｖに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ飛翔して静電潜像を実像化する。
【００２７】
各カートリッジＢの感光ドラム１に接触する中間転写ベルト２０は、感光ドラム１に対向した１次転写ローラ２２（２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋ）により感光ドラム１に加圧される。更に、１次転写ローラ２２には直流電圧が印加されており、感光ドラム１との間で電界が形成されている。これにより、感光ドラム１上で実像化されたトナー像は、前記の加圧接触する転写領域において、電界の力を受けて感光ドラム１上から中間転写ベルト２０上に転写される。一方、感光ドラム１上で中間転写ベルト２０に転写されずに残った未転写トナーは、クリーニング装置Ｃに設置されたウレタンゴム製のクリーニングブレード６により、ドラム表面から掻き落とされ、クリーニング装置Ｃ内に収納される。
【００２８】
以下、本実施例１の現像装置の詳細を述べる。
【００２９】
図３は、実施例１の現像装置Ｆおよび現像装置Ｆに関わる画像形成装置の一部を示している。現像装置Ｆは、現像剤を収納する現像剤収納部としての現像容器Ｔと現像ローラ３と供給ローラ５とトナー規制部材４と撹拌部材１１とを有している。ここで、現像容器Ｔは非磁性一成分トナーを収容している。また、現像ローラ３は、感光ドラム１に対して接触しながら順方向ｃに回転する。また、供給ローラ５は、現像ローラ３に対して接触しながら逆方向ｄに回転する。また、現像剤規制手段（現像剤規制部材）であるトナー規制部材４は、供給ローラ５の下流側で現像ローラ３に当接する。そして、撹拌部材１１は、現像剤であるトナーを撹拌する。
【００３０】
現像剤である一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。高画質化の点で、重合法であることが好ましい。
【００３１】
本実施例においては、現像ローラ３は、外径φ６ｍｍの芯金に導電性の弾性層５ｍｍを形成したφ１６ｍｍの弾性ローラであり、前記弾性層には体積抵抗値１０６Ωｍのシリコーンゴムを用いた。なお、前記弾性ローラの表層には現像剤への電荷付与機能を持つコート層等を設けるようにしてもよい。本実施例では、感光ドラム１に安定して弾性接触させるために、弾性層の硬度をＪＩＳ−Ａで４５°、現像ローラ３の表面粗さとしては、使用するトナーの粒径にもよるが、算術平均粗さＲａは０．０５〜３．０μｍとした。本実施例における表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて小坂研究所（株）製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０を使用した。高画質化のためには、算術平均粗さ０．３〜１．０μｍであることが好ましい。
【００３２】
さらに、供給ローラ５は、本実施例においては、外径φ５ｍｍの芯金上に発泡骨格構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを５．５ｍｍ形成した外径φ１６ｍｍの弾性スポンジローラを用いた。供給ローラ５は、連泡性の発泡体で構成されており、過大な圧を加えることなく現像ローラ３と当接している。そして、供給ローラ５は、その発泡体表面の適度な凸凹で現像ローラ３上へのトナーの供給、および、現像時に消費されずに残像したトナーの剥ぎ取りを行っている。このセル構造の掻き取り性はウレタンフォームに限定されるものでなく、シリコーンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）等を発泡させたゴム等が使用可能である。
【００３３】
現像ローラ回転方向ｃに対して、供給ローラ５と現像ローラ３との接触面の下流側には、現像ローラ３に当接する現像剤規制手段としてのトナー規制部材４が設けられている。トナー規制部材４は、現像ローラ３上のトナーを感光ドラム１上における現像に適した所定のコート量、及び、所定の電荷量に制御することを目的とする。トナー規制部材４は現像容器に固定された支持板金４１に、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材４２を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に対して当接している。本実施例１においては、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金として使用し、厚み１２０μｍのリン青銅板を薄板状弾性部材として前記支持板金に固定支持している。薄板状弾性部材４２の片持ち支持部から現像ローラ３との当接部までの距離、いわゆる自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３の薄板状弾性部材４２に対する押し込み量は１．５ｍｍである。
【００３４】
つぎに、現像装置にかかわる画像形成装置本体部分について述べる。前述した現像ローラ３への電圧印加は、電源Ｓ１により行う。さらに、規制部材４への電圧印加は電源Ｓ２により行う。ここで、電源Ｓ２により印加される電圧値が可変であるように構成されている（電源Ｓ２は、値が異なる複数の直流電圧を印加可能である）。つまり、現像ローラ３と規制部材４間の直流電圧は、上述の電源Ｓ２を調整することで設定する。ここで、本実施例１では、電源Ｓ２は、電圧印加手段Ｋ１と電圧制御手段Ｋ２により構成される。また、本実施例における現像ローラ３と規制部材４間の直流電圧は、トナーを現像ローラ３側に押付ける方向に電圧を印加するように設定する。即ち、現像ローラ３に対する規制部材４の電圧の符号が、トナーの極性の符号と同じ側であるように設定する。本実施例においては、現像剤であるトナーは、ネガ極性であり、電源Ｓ１により印加する電圧が−３００Ｖである。そのため、電源Ｓ２により供給される電圧は、−３００Ｖより小さい値（ネガ側）に設定する。例えば、電源Ｓ１から供給される電圧が−３００Ｖ、直流電圧値Ｖｂが２００Ｖとは、電源Ｓ２が−５００Ｖであることを意味する。
【００３５】
一方、現像剤であるトナーが、ポジ極性である場合、電源Ｓ１により供給される電圧より大きい値の電圧が電源Ｓ２から供給される（電源Ｓ２により供給される電圧は、電源Ｓ１により供給される電圧よりポジ側に設定する）。
【００３６】
また、本実施例１における現像装置は、トナー容量を含む寿命は、Ａ４用紙印字率５％換算で１万５千枚相当に設定されているものを使用している。
【００３７】
図３は、本実施例１における現像装置と現像装置にかかわる画像形成装置本体の概略図である。電源Ｓ１、Ｓ２は、画像形成装置本体に設けられた演算処理手段Ｊにつながっている。また、規制ブレードを流れる電流Ｉｂを検知可能（測定可能）な電流検知手段である電流計Ｉを備えている。電流値の正の方向ｉは、図中に示した方向とした。前記電流計Ｉもまた、検知データを転送できるように、前記演算処理手段Ｊにつながっている。
【００３８】
本実施例における電流計は、図４に示すように、電流検知時は、スイッチＳＷは、端子ｐ３と繋がり、端子ｐ２−端子ｐ３間の電圧を電圧計Ｖにより検知することで、電流値を検出する。このとき、抵抗Ｒは、１０ｋΩを用い、電流値を検知していない時は、スイッチＳＷは、端子ｐ１と繋がるように設定した。そのため、電流計ＩおよびスイッチＳＷもまた、演算処理手段Ｊにつながっている。さらに、演算処理手段Ｊは、演算処理を行う演算処理部のＣＰＵ、検知データを格納する書き換え可能な記憶装置ＲＡＭ、予め用意されたデータを格納する記憶装置ＲＯＭにより構成している。そして、これらは、互いにデータの転送・読み込み可能となるように設定されている。
【００３９】
つぎに、本実施例の直流電圧Ｖｂの設定方法について述べる。図５は、直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。ステップｓａ０１では、電源Ｓ２により、直流電圧Ｖｂを作動させる。具体的には、図６に示すように直流電圧Ｖｂは、サイン波０Ｖから１５０Ｖまで、約２０秒間変化させる。つぎにステップｓａ０２では、直流電圧Ｖｂの値に対応する直流電流Ｉｂを電流計Ｉにより検知し、ＲＡＭに格納する。ＲＡＭ内に格納した直流電圧Ｖｂおよび直流電流Ｉｂから、直流電圧Ｖｂに対する直流電流Ｉｂの関係Ｉｂ（Ｖｂ）をＣＰＵにより算出し、ＲＡＭに格納する。検出器の精度にもよるが、直流電圧Ｉｂの変動幅の影響を小さくため、適宜、平滑化等を行ってもよい。
【００４０】
つぎに、ステップｓａ０３極小値検出工程について述べる。ステップｓａ０２で算出されたＩｂ（Ｖｂ）の極大値および極小値の差分である電流差Ｄを算出し、電流差Ｄが、Ｄ≧０．０５μＡを満たすとき、Ｉｂ（Ｖｂ）に極小値を検出するように設定している。電流差Ｄ＜０．０５μＡでは、装置停止を行ない、直流電圧Ｖｂ設定を終了する。電流差Ｄによって極小値検知を行う理由は後述する。
【００４１】
前記ｓａ０３にて、直流電流Ｉｂ（Ｖｂ）の極小値がＣＰＵにより検出された後、ステップｓａ０４において、極小値時の直流電圧値Ｖｂｍｉｎの値をＣＰＵにより算出し、ＲＡＭ内に格納する。その後、ステップｓａ０５の後述する直流電圧Ｖｂの適正値算出工程により得たＶｂの値を基に、ステップｓａ０６において、演算処理手段の作動命令により、電源Ｓ２が作動し、直流電圧Ｖｂを設定する。前記ｓａ０５の直流電圧Ｖｂの適正値算出工程の詳細説明の前に、直流電圧Ｖｂに対する直流電流Ｉｂ（Ｖｂ）について述べる。
【００４２】
図７は、本実施例におけるＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係を示した例である。
【００４３】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図８に示すように、電流差Ｄの値は、印字枚数とともに、徐々に減少することが分かった。この理由は、十分明らかになってはいないが、概ね以下のような現象のために生じると考えられる。
【００４４】
まず、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）中に極小値が生じる理由について述べる。直流電圧Ｖｂの値がＶｂｍｉｎより値の小さい領域とＶｂｍｉｎより値の大きい領域において、トナーと規制ブレードが接触する回数が変化するため極小値が生じると考えられる。Ｖｂｍｉｎより値の小さい領域では、トナーは、直流電圧Ｖｂにより現像ローラ方向に働く力は小さいと考えられる。そのため、トナーは、規制ブレードとの接触回数が多くなる。
【００４５】
一方、Ｖｂｍｉｎより値の大きい領域では、トナーは、直流電圧Ｖｂにより現像ローラ方向に働く力は大きくなる。結果、トナーは、現像ローラ方向に押付けられる。そのため、規制ブレードとトナーの接触回数が少なくなると考えられる。規制ブレードとトナーの接触回数が多いとき、トナーと規制ブレード間の摩擦帯電の頻度が増加し、結果、規制ブレードに流れる直流電流Ｉｂが増加する。一方、規制ブレードとトナーの接触回数が少ないとき、トナーと規制ブレード間の摩擦帯電の頻度が低下するため、直流電流Ｉｂが減少する。
【００４６】
加えて、直流電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎに設定すると、現像ローラ上のトナーコート層に現像ローラ回転方向に不規則な筋が生じる。この理由は、印加電圧により、トナーが現像ローラに押付けられやすい状態と押付けられにくい状態が共存する不安定領域であるために、トナーコート層が乱れると考えられる。
【００４７】
このため、縦筋の発生抑制のためには、本実施例において、直流電圧Ｖｂは、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように設定することが好ましく、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たすように設定することがより好ましい。
【００４８】
加えて、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係を検出終了時の直流電流Ｖｏの値は、Ｖｏ≠Ｖｂｍｉｎであることにより、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制できる。本実施例においては、トナーコート層の状態を把握するために、トナーコート層の変化を適宜、検知している。
【００４９】
そのため、非画像形成時（検知時）に縦筋が発生すると、画像形成時（非検知時）への影響も大きい。つまり、検知時においても、トナーコート層が不安定となる状態を極力抑えることが好ましい。従って、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制するためには、検出終了時の直流電圧Ｖｏは、｜Ｖｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように設定することが好ましく、｜Ｖｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たすように設定することがより好ましい。
【００５０】
ここで、直流電流Ｉｂの取り込み時の変動幅について述べる。本実施例において、図９に示すように、直流電圧値がＶｂ時の直流電流Ｉｂの変動幅ΔＩｂ（Ｖｂ）は、Ｖｂの値から、約５Ｖ程度大きい値までの間の変動幅とした。本実施例では、約５Ｖ程度としたが、変動幅は、検出装置の検出精度に依存するため、検出装置の検出精度に応じて適宜設定することが好ましい。
【００５１】
この変動幅は、トナーコート層が不安定になると、大きくなることが分かった。その理由は概ね以下のように考えられる。直流電圧Ｖｂの値が大きくなると、トナーとトナー間あるいは、トナーと規制ブレード間、トナーと現像ローラ間等に局所的に放電現象が生じる。そのため、不安定なトナーコート層の形成とともに、直流電流値の変動幅が大きくなる。一方、直流電圧値Ｖｂが｜Ｖｂｍｉｎ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たす領域においては、トナーが十分に現像ローラ側に押付けられる領域であるため、直流電流値の変動幅は小さく安定している。
【００５２】
鋭意検討の結果、直流電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎ時の直流電流の変動幅ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）を用いて、トナーコート層が著しく不安定となるのは、｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜＞１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜のときであった。
【００５３】
従って、トナーコート層の変動を抑制するためには、｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜≦１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜となるように、直流電圧Ｖｂを設定することが好ましい。
【００５４】
つぎに、印字枚数増加ともに電流差Ｄの値が減少する理由について述べる。
【００５５】
現像容器中のトナーは、印字枚数が増加すると、トナー供給ローラやトナー規制部材、感光ドラム等々の摺擦によりストレスを受ける。そのストレスを受けたトナーは、外添剤の遊離や埋め込みが生じ、凝集性が高くなる。
【００５６】
トナーの凝集性が高い場合、凝集性が低い場合に比べ、トナー１つ１つの動きやすさは、低下する。そのため、十分な電気的力が加えられても、トナーの凝集状態の変化が小さく、極大値と極小値の差Ｄも小さくなる。一方、凝集性が低い場合、トナー１つ１つの動きやすさは、高いため、現像ローラ方向へ押付ける電気的力が働くと、トナーの凝集状態が密となるように、大きく変化する。結果、極大値と極小値の差Ｄも大きくなる。
【００５７】
以上のことから、トナーの劣化の進行とともに、電流差Ｄが減少する理由は、トナーの劣化進行時、印加する直流電圧Ｖｂの値がＶｂｍｉｎの前後において、トナーの動きにくさに起因し、トナーの動きが小さくなるためと考えられる。
【００５８】
このことから、ステップｓａ０３のＩｂ（Ｖｂ）の最小値検出時において、電流差Ｄ＜０．０５μＡの状態では、トナーの劣化が非常に進行していると考えられるため、現像装置の停止を行う設定とした。
【００５９】
つぎに、本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００６０】
図１０は、予め用意した現像装置を用いて、Ｖｂｍｉｎの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）として、算出したものである。ここで、Ｄが小さいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００６１】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｄ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００６２】
次に、ステップｓａ０５おける本実施例１のフローチャートを図１１に示す。ステップｓａ０５１１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大値と極小値の電流差ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５１２にでは、前記ＲＡＭに格納された電流差ＤおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５１３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００６３】
また、本実施例においては、現像ローラ３とトナー規制部材４との間のトナーの状態に関連する情報（トナーの劣化の進行を反映した情報）に関して、報知工程（現像装置の動作の警告・停止工程）を設けている。以下では、本実施例の現像装置の警告・停止を行う工程について述べる。
【００６４】
図１２は、現像装置の警告・停止を行う工程を示すフローチャートである。ステップｓｂ０１〜ｓｂ０４までは、前述の直流電圧Ｖｂを設定する工程のステップｓａ０１〜ｓａ０４と同じである。
【００６５】
その後、ｓｂ０５の後述する現像装置可動の警告・停止判定工程を経て、警告する場合（ｓｂ０６ｙｋ）には、警告情報を表示し、継続して現像装置を作動し、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。ｓｂ０５の後述する現像装置可動の警告・停止判定工程を経、警告・停止を行わない場合（ｓｂ０６ｎ）は、継続して現像装置を作動し、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。
【００６６】
さらに、ｓｂ０５の後述する現像装置作動の警告・停止判定工程を経、停止を行う場合（ｓｂ０６ｙｔ）は、現像装置を停止させ、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。
【００６７】
本実施例１における、上述ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程について述べる。上述したように、電流差Ｄの値は、トナーの劣化進行とともに小さくなる。このため、現像装置可動の警告時および停止時の電流差Ｄの値が予め格納しているＲＯＭ中の所定値Ｄｋを参照し、Ｄ≦Ｄｋとなったとき、現像装置可動の警告または、停止を行う。
【００６８】
具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｄｋ１＝１．７μＡ（警告）、Ｄｋ２＝１．５μＡ（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｄｋ１、Ｄｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。これにより、トナー劣化に応じ、現像装置可動の警告・停止を行えるため、スムーズな現像装置あるいはプロセスカートリッジ交換の実現、重大な画像不良や装置本体の汚染を未然に防止することができる。
【００６９】
本実施例では、現像装置に関する報知（警告・停止）を行う報知手段Ｕは、装置本体に設けられている（図３参照）が、ネットワークを通じてＰＣに報知手段を表示させても良い。
【００７０】
また、本実施例においては、直流電圧Ｖｂの設定工程および、現像装置可動の警告・停止工程は、画像形成を行わない非画像形成時中に実施した。
【００７１】
具体的には、印字枚数が２０００枚おきに各工程を行い、現像装置可動の警告・停止工程により、警告が行われた後は、１０００枚おきに、各工程を実施した。
【００７２】
警告後、各工程を行うタイミングを短くする理由は、トナーの劣化の加速を考慮し、適宜、調整できるようにするためである。
【００７３】
《実施例２》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００７４】
ｓａ０５のＶｂの適正値算出工程において、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大値と極小値時のそれぞれの直流電圧値Ｖｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎおよびその電圧差Ｖｓを算出し、前記電圧差Ｖｓより直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。
【００７５】
電圧差Ｖｓは、図７に示すように、電流差Ｄが生じる際の直流電圧の変化量である。発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図１３に示すように、印字枚数の増加に応じＶｓの値が増加することを見出した。つまり、電圧差Ｖｓは、トナーの劣化と関係する値と考えられる。
【００７６】
その理由は、電流差Ｄ同様、十分明らかとなってはいないが、概ね以下のためと考えられる。前述したように、トナーの劣化が進行し、トナーの凝集性が高くなると、トナー１つ１つが動きにくくなる。すると、トナーが十分、現像ローラ方向へ押付けられるためには、より大きい電気的な力、すなわち、直流電圧値Ｖｂを必要とする。すなわち、トナーの動きやすさが低下することで、直流電圧Ｖｂにより、トナーが現像ローラ方向へ押付つけられにくくなるため、ＶｂｍａｘからＶｂｍｉｎに到達するまでの電圧差Ｖｓが大きくなる。結果、印字枚数の増加とともに、電圧差Ｖｓが大きくなると考えられる。
【００７７】
次に本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００７８】
図１４は、予め用意した現像装置を用いて、Ｖｓの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）として、算出したものである。ここで、Ｖｓが大きいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
【００７９】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００８０】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００８１】
次に、ステップｓａ０５における本実施例２のフローチャートを図１５に示す。ステップｓａ０５２１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５２２にでは、前記ＲＡＭに格納された電圧差ＶｓおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５２３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００８２】
また、実施例２は、ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程が異なる。まず、ｓｂ０２によりＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み、直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＶｓｋをＣＰＵ内で対比し、Ｖｓ≧Ｖｓｋとなることにより現像装置可動の警告・停止を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｖｓｋ１＝２８Ｖ（警告）、Ｖｓｋ２＝３０Ｖ（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｖｓｋ１、Ｖｓｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。
【００８３】
《実施例３》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００８４】
ｓａ０５の直流電圧Ｖｂの適正値算出工程において、前述の電流差Ｄに対する前記電圧差Ｖｓの比Ｈを用いて、直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。図１６に示すように、Ｈの値もまた、印字枚数の増加に応じ増加することから、トナー劣化を反映する値と考えられる。
【００８５】
また、比Ｈはトナーの劣化の進行とともに増加する電圧差Ｖｓをトナーの劣化進行とともに減少する電流差Ｄで割ったもので表される。そのため、比Ｈもまた、トナーの劣化の進行とともに増加する。ただし、電流差Ｄや電圧差Ｖｓの単独の検知に比べ、ばらつきが少なく、精度の高くトナーの劣化の度合を把握できると考えられる。
【００８６】
本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００８７】
図１７は、予め用意した現像装置を用いて、Ｈの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）として、算出したものである。ここで、Ｈが大きいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
【００８８】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００８９】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｈ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜Ｈの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００９０】
次に、ステップｓａ０５における本実施例３のフローチャートを図１８に示す。ステップｓａ０５３１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）および極大値と極小値の電流差Ｄ、Ｈ＝Ｖｓ／ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５３２では、前記ＲＡＭに格納されたＨおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５２３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００９１】
また、実施例３は、ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程が異なる。まず、前記ｓｂ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）および極大値と極小値の電流差Ｄ、Ｈ＝Ｖｓ／ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。ＲＡＭ内に格納されたＨを読み出し、ＣＰＵにて算出した前記Ｈが、予めＲＯＭ内に格納された所定値Ｈｋ以上になることにより現像装置可動の警告・停止を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｈｋ１＝１６．５［Ｖ／μＡ］（警告）、Ｈｋ２＝２０．０［Ｖ／μＡ］（（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｈｋ１、Ｈｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、Ｈの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。
【００９２】
《比較例１》
比較例１の現像装置および現像装置にかかわる画像形成装置の一部を図２１を用いて述べる。
【００９３】
現像剤である一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。
【００９４】
トナー規制部材４ｃは、現像ローラ３上の前記トナーを感光ドラム１上における現像に適した所定のコート量、及び、所定の電荷量に制御することを目的とする。トナー規制部材４は現像容器に固定された支持板金４ｃ１に、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材４ｃ２を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に対して当接している。本比較例においては、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金として使用し、厚み１２０μｍのリン青銅板を薄板状弾性部材として前記支持板金に固定支持している。薄板状弾性部材４２の片持ち支持部から現像ローラ３との当接部までの距離、いわゆる自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３の薄板状弾性部材４２に対する押し込み量は１．５ｍｍである。
【００９５】
つぎに、現像装置にかかわる画像形成装置本体部分について述べる。
【００９６】
前述した現像ローラへの電圧印加は、電源ｓ１により−３００Ｖ印加し、さらに、規制部材への電圧印加は、電源ｓ２により−５００Ｖ印加する。
【００９７】
《比較例２》
本比較例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００９８】
ｓｔｅｐ０５のＶｂの適正値算出工程において、印字枚数Ｒを検出し、印字枚数Ｒにより直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。
【００９９】
本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【０１００】
図２２は、予め用意した現像装置を用いて、印字枚数Ｒの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）として、算出したものである。
【０１０１】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【０１０２】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜Ｖｂｍｉｎの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【０１０３】
次に、ステップｓａ０５において、フローチャートを図２３に示す。ステップｓａ０５４１では、印字枚数ＲとＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５４２により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【０１０４】
また、本比較例においては、現像装置可動の警告・停止工程を行わないことが異なる。
【０１０５】
《比較例３》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【０１０６】
ｓｔｅｐ０５のＶｂの適正値算出工程において、直流電流の適正値ＶｂをＶｂｍｉｎとして算出することが異なる。
【０１０７】
また、本比較例においては、現像装置可動の警告・停止工程を行わないことが異なり、Ｖｂの適正値算出工程は、印字枚数２０００枚おきに実施した。
【０１０８】
各実施例及び比較例の評価方法
以下では、本実施例と比較例の差異を調べるための画像評価について述べる。
【０１０９】
ａ）耐久後のカブリ評価１（画像比率５％）
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。
【０１１０】
カブリ量は光学反射率測定機（東京電飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、記録紙のみの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量をもとめカブリ量として評価した。カブリ量は記録紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
××：カブリ量が３．０％を越える。
×：カブリ量が１．０〜３．０％未満である。
△：カブリ量が０．５〜１．０％未満である。
○：カブリ量が０．２〜０．５％未満である。
◎：カブリ量が０．２％未満である。
【０１１１】
カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ、１万５千枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１２】
また、以降述べる他の画像欠陥が生じた場合は、その個所を避けて測定し、カブリを純粋に評価できるよう配慮した。
【０１１３】
ｂ）耐久後のカブリ評価２（画像比率１％）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１４】
ｃ）耐久後のカブリ評価３（画像比率１％・間欠印字）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を間欠的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１５】
ここで、本実施例における間欠印字とは、特定枚数印字後、現像装置の動作を静止させ、再度、印字動作を行う印字方法を意味する。従って、印字動作の始動直後および静止直前に非印字状態で、現像装置が作動する時間が生じる。
【０１１６】
本評価においては、２枚連続印字後、現像装置の静止動作を行ない、現像装置の静止後、再度、現像装置が始動するように設定した。
【０１１７】
ｄ）縦筋評価
縦筋評価は、ベタ黒画像を印字し、目視により縦筋の有無を評価した。
×：ベタ黒画像中に、縦筋が２本以上である。
○：ベタ黒画像中に、縦筋が２本未満である。
【０１１８】
印字テストは、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ、１０００枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。
【０１１９】
以下に実施例１〜４、および比較例１〜３の評価結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
《比較例に対する優位性》
はじめに、比較例１と比較することにより実施例１の優位性について述べる。比較例１は、予め現像ローラと規制ブレード間に印加する直流電圧Ｖｂを一定値の２００Ｖに設定した例であるが、耐久時のカブリ量が多い。その原因は、印字枚数が少ない時期から、直流電圧Ｖｂを印加しているためと考えられる。現像ローラと規制ブレード間に直流電圧Ｖｂを印加すると、現像ローラと規制ブレードが当接する当接ニップ内で、トナーは、現像ローラの方向へ力を受ける。つまり、比較例１では、トナーが印字枚数の少ない時期から、直流電圧Ｖｂにより付加されたストレスを受ける。そのため、トナーの外添剤の遊離、埋め込み等によるトナーの劣化を生じ、電荷付与性が低下する。結果、耐久時のカブリが増加する。
【０１２２】
一方、実施例１では、電流差Ｄの値に応じて、すなわち、トナーの劣化に応じて、適切な直流電圧Ｖｂを印加する。そのため、印字枚数が少ない時期において、直流電圧Ｖｂの印加によるトナーへの過剰なストレスを抑制することができる。加えて、トナー劣化が進んだときに、必要な直流電圧Ｖｂを印加するため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１２３】
次に、実施例１〜３と比較例１〜３を比較することによって、実施例１〜３の優位性について述べる。
【０１２４】
＜ａ）耐久カブリ１、ｂ）耐久カブリ２、ｃ）耐久カブリ３評価結果について＞
比較例１は、上述したように、印字枚数の少ない時期から直流電圧Ｖｂを一定量印加する。そのため、トナーの劣化が促進され、カブリ量の増加を生じる。
【０１２５】
比較例２は、印字枚数Ｒに応じて適正な直流電圧Ｖｂを印加した例である。予め準備されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）は、画像比率５％時印字を想定して算出された関係である。そのため、画像比率が予め想定された値に近い耐久経緯を経ている画像比率５％時の耐久カブリは、著しく抑制されている。しかし、画像比率１％と非常にトナー消費の少ない状態においては、カブリ量が悪化する。この理由は、トナー消費の少ない耐久経緯を経た場合、印字枚数時の現像装置内トナー量は、想定された値より多くなる。現像装置内のトナー量が多い場合、現像装置内のトナーへのストレスは概ね平均化されるため、トナーの劣化も軽微となる。
【０１２６】
ところが、比較例２においては、トナーの劣化が軽微であるにもかかわらず、規定の印字枚数Ｒ時には、所定の直流電圧Ｖｂを印加する。このため、比較例１同様に、トナー劣化の少ない状態に過剰な直流電圧Ｖｂを印加、過剰なトナーへのストレスを加える。結果、トナー消費の少ない耐久経緯を経ると、トナー劣化を促進し、カブリ量増加を生じる。
【０１２７】
一方、実施例１では、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、トナー劣化を反映する電流差Ｄの値に応じて、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、カブリ量の増加を抑制する。
【０１２８】
また、比較例３は、直流電圧ＶｂをＶｂｍｉｎに設定した例である、実施例１に比べ、カブリ量がやや多い。その理由は、トナーの劣化による帯電付与性低下時には、カブリ量を抑制するために十分な直流電圧Ｖｂの印加を行うことができない。結果、軽微なカブリ量の増加を生じる。
【０１２９】
一方、実施例１においては、電流差Ｄの値に応じて、すなわち、トナーの劣化度合いに応じて、印加する直流電圧Ｖｂの値を大きくするように設定している。そのため、過剰なバイアス印加を抑制することで、トナーの劣化の促進を抑えると同時に、トナーの劣化による帯電付与性低下時にカブリ量を抑制するために十分な直流電圧Ｖｂを印加することができる。
【０１３０】
以上のことから、実施例１においては、印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じ、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制する。加えて、「トナーの劣化の進行」、すなわち、「電流差Ｄの値の減少」に応じて、直流電圧Ｖｂの値を大きくしている。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量を抑制のために必要な直流電圧Ｖｂの印加が可能なため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１３１】
つぎに、実施例１〜３を比較することで、それぞれの効果について述べる。実施例２及び実施例３は、実施例１より、カブリ量抑制効果が高い。特に、トナー消費量の非常に少ない、画像比率１％・間欠印字時のカブリ量抑制効果が高い。その理由は、実施例２および実施例３は、トナーの劣化に対する検知精度が高いためと考えられる。検知精度が高いと、適正な直流電圧値Ｖｂをより高精度で設定できるため、カブリ量抑制が高い。特に、実施例３においては、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、よりカブリ量抑制効果が高いと考えられる。
【０１３２】
＜ｄ）縦筋の評価結果について＞
比較例３は、直流電圧ＶｂをＶｂｍｉｎに設定するため、縦筋が発生すると考えられる。前述したように、Ｖｂｍｉｎ近傍に直流電圧Ｖｂを設定すると、トナーが現像ローラ方向に押付けられる状態（Ｖｂｍｉｎより大きい値時）と規制ブレードとトナーの接触回数が多い状態（Ｖｂｍｉｎより小さい値時）の混在を生じ、トナーコート層が不安定となる。結果、縦筋が発生する。
【０１３３】
一方、実施例１〜４は、直流電圧ＶｂがＶｂｍｉｎより大きい値、より好ましくは、Ｖｂ＞Ｖｂｍｉｎ＋２０Ｖに設定する。そのため、上記混在状態時のトナーコート層不安定化によるベタ黒画像中の縦筋発生を著しく抑制する。
【０１３４】
以上、述べたように実施例１〜３の効果は、現像ローラと規制ブレード間に印加する直流電圧Ｖｂを規制ブレードを流れる電流Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係から得られる極小値時の電圧値Ｖｂｍｉｎより大きくすることで、トナーコート層を安定させ、縦筋を抑制することにある。
【０１３５】
印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じ、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制する。加えて、「トナーの劣化の進行」、すなわち、「電流差Ｄの値の減少」に応じて、直流電圧Ｖｂの値を大きくしている。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量を抑制のために必要な直流電圧Ｖｂの印加が可能なため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１３６】
また、簡易な構成にて上記効果を長期に渡って得ることができる。
【０１３７】
《実施例４》
以下では、本実施例の現像装置の詳細を述べる。
【０１３８】
図１９は後述する実施例４の現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す概略機構図である。以下では、実施例４の実施例１と異なる点について述べる。実施例２の現像装置は、現像剤補給手段（現像剤補給部）Ｇであるトナー補給部を有することが異なる。トナー補給部は、開閉可能な弁ｇ１および攪拌部材ｇ２を有する。また、現像剤補給手段Ｇであるトナー補給部は、取り外し可能とし、適宜、トナーの補給を行うことができる。また、トナー容器Ｔへトナーの供給を所定のタイミングで行うため、開閉可能な弁ｇ１および攪拌部材ｇ２は、補給制御手段ｇ３により作動する。
【０１３９】
本実施例では、トナー補給部はトナー補給制御手段Ｇにより補給のタイミングを制御している。しかし、補給時に手動で、新しいトナーを収容したトナー補給部を交換することにより行ってもよい。
【０１４０】
また、本実施例における未使用の現像装置は、トナー容量は、Ａ４用紙印字率５％換算で５千枚相当、補給前の５千枚時の現像装置内トナー量は概ね初期トナー充填量の４０％程度となるように設定した。さらに、補給時は、初期トナー充填量の約５０％の量を補給するように設定している。
【０１４１】
図１９は、本実施例における現像装置Ｆと現像装置にかかわる画像形成装置本体の概略図である。電源Ｓ１、Ｓ２は、画像形成装置本体に設けられた演算処理手段につながっている。また、規制ブレードを流れる電流Ｉｂを測定するための電流検知手段である電流計Ｉを備えている。前記電流計Ｉもまた、検知データを転送できるように、前記演算処理手段につながっている。
【０１４２】
さらに、トナー補給手段Ｇからトナー容器へ所望のタイミングでトナーを補給するため、開閉弁ｇ１、攪拌ｇ２の動作を制御する補給制御手段ｇ３，ｇ４もまた前記演算手段につながっている。
【０１４３】
本実施例において、直流電圧Ｖｂを２００Ｖの一定値に固定している。
【０１４４】
次に、トナーの補給を行う工程について述べる。図２０は、直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。ステップｓｃ０１〜ｓｃ０４工程は、実施例１の現像装置可動の警告・停止工程のｓｂ０１〜ｓｂ０４工程と同じである。その後、ｓｃ５の後述する補給判定を経、補給する場合（ｓｃ０６）、前述の補給制御手段にｇ３、ｇ４を作動させ、トナーの補給を実施し、補給工程を終了する。補給判定を経、補給を行わない場合（ｓｃ０６ｎ）は、補給制御手段ｇ３，ｇ４を作動させずに、補給工程を終了する。
【０１４５】
本実施例における、上述のｓｃ０５の補給判定工程について述べる。実施例１で述べたように、電流差Ｄの値は、トナーの劣化進行とともに小さくなる。このため、補給時の電流差Ｄの値が予め格納しているＲＯＭ中の所定値Ｄｈを参照し、Ｄ≦Ｄｈとなったとき、補給を行うように設定した。
【０１４６】
具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｄｈ＝２．０μＡを算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１４７】
ここで、前記Ｄｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、１回目の補給前の印字枚数５０００枚のときの電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な電流差Ｄｈの値を算出した。
【０１４８】
また、本実施例においては、トナー補給工程は、画像形成を行わない非印字中に実施した。
【０１４９】
具体的には、印字枚数が１０００枚おきに各工程を行い、現像装置へのトナーの補給工程により、トナー補給が行われた直後２０００枚までは、５００枚おきに、各工程を実施し、２０００枚以降は、補給前同様、１０００枚おきに各工程を実施した。
【０１５０】
《実施例５》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例１と同じとした点が異なる。
【０１５１】
《実施例６》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるがｓｃ０５の補給判定工程が異なる。
【０１５２】
ｓｃ０５の補給判定工程において、ｓｃ０２によりＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み、直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＶｓｈをＣＰＵ内で対比し、Ｖｓ≧Ｖｓｈとなることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｖｓｈ＝２６Ｖとし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１５３】
ここで、前記Ｖｓｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成である。そして、本実施例では、画像比率５％の連続印字を行い、１回目の補給前の印字枚数５０００枚となるときの電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｓｈの値を算出した。
【０１５４】
さらに、直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例２と同じとした点が異なる。
【０１５５】
《実施例７》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるがｓｃ０５の補給判定工程が異なる。
【０１５６】
ｓｃ０５の補給判定工程において、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大値と極小値の電流差Ｄの値およびＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大時と極小時の電圧差Ｖｓの値、Ｈ＝Ｖｓ／Ｄを算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＨｈをＣＰＵ内で対比し、Ｈ≧Ｈｈとなることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｈｈ＝１３．０［Ｖ／μＡ］とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１５７】
ここで、前記Ｈｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字を行い、１回目の補給前の印字枚数５０００枚となるときのＨの測定と画像評価することにより、適正なＨｈの値を算出した。
【０１５８】
さらに、直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例３と同じとした点が異なる。
【０１５９】
《実施例８》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが、ｓｃ０５の補給判定工程を実施例６と同じとしたことが異なる。
【０１６０】
《実施例９》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが、ｓｃ０５の補給判定工程を実施例７と同じとしたことが異なる。
【０１６１】
《比較例４》
本比較例は、基本的には実施例５に準ずるが以下の点が異なる。
【０１６２】
ｓｃ０５の補給判定工程において、印字枚数Ｒが所定値Ｒｈになることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、所定値Ｒｈ＝５０００とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１６３】
《比較例５》
本比較例は、基本的には実施例５に準ずるが以下の点が異なる。
【０１６４】
ｓｃ０５の補給判定工程において、初期トナー充填量に対する現像装置トナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、所定値Ｑｈ＝０．４とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１６５】
各実施例及び比較例の評価方法
以下では、実施例４と比較例の差異を調べるための画像評価について述べる。
【０１６６】
Ａ）トナー補給直後のカブリ評価１（画像比率５％）
カブリ評価の判定基準は、前述のａ）耐久後のカブリ評価１と同じとした。
【０１６７】
本カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈで行った。さらに、トナー補給手段が３回目のトナー補給のために作動し、終了直後、ベタ白画像を３枚連続通紙し、最もカブリ量の多い評価画像を評価した。
【０１６８】
印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１６９】
Ｂ）トナー補給直後のカブリ評価２（画像比率１％）
本評価のＡ）トナー補給直後のカブリ評価１に、測定方法、評価基準に準ずるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７０】
Ｃ）トナー補給直前の現像装置内トナー量（画像比率１％）
本評価は、トナー補給手段が３回目のトナー補給の動作を行う直前の現像装置内のトナー量を測定し、初期未使用の現像装置内へのトナー充填量に対する現像装置内トナー量の比率Ｑを以下の基準で判定を行った。
大：現像装置内トナー量の比率Ｑが、１．０以上。
中：現像装置内トナー量の比率Ｑが、０．６以上、１．０未満。
小：現像装置内のトナー量が０．６未満。
【０１７１】
ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７２】
Ｄ）トナー補給後の耐久カブリ評価（画像比率１％）
カブリ評価の判定基準は、前述のａ）耐久後のカブリ評価１と同じとした。
【０１７３】
本カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈで行った。さらに、印字テストは、トナー補給手段により３回目のトナー補給が行われた後、連続通紙５０００枚後に行った。また、通紙に用いた記録画像は、画像比率１％の横線を用いた。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７４】
以下に実施例４〜１０、および比較例４，５の評価結果を表２に示す。
【０１７５】
【表２】
【０１７６】
実施例４〜９の有利な効果を比較例４，５を比較して述べる。
【０１７７】
＜Ａ）トナー補給直後のカブリ評価１、トナー補給直後のカブリ評価２およびトナー補給直前の現像装置内トナー量＞
まず、実施例４と比較例４，５を比較することから述べる。
【０１７８】
実施例４および比較例４，５は、画像比率５％の連続印字を基にして、予めトナーを補給するタイミングを設定している。そのため、画像比率５％の連像印字時は、補給直後のカブリ量は少なく良好である。
【０１７９】
比較例４は、印字枚数Ｒが所定枚数Ｒｈとなったとき、トナー補給を行うように設定された例であるが、画像比率１％のトナー消費量の少ない場合においても、補給直後のカブリ量の増加はなく、良好である。しかしながら、トナー補給直前の現像容器内のトナー量が著しく多く、現像容器内にトナーが残りやすい。
【０１８０】
この理由は、トナーの消費量が少ない状態で、印字を続けると、現像容器内のトナーが多く残存している状態で、トナー補給手段によりトナーが補給される。そのため、トナーの劣化は抑制され、補給時のカブリ量の悪化も抑制されるが、現像装置内のトナー量は、非常に多くなる。効率的なトナーの消費の観点から、無駄なトナーが増加するため、好ましくない。また、より多くのトナー補給回数を繰り返し、現像容器としての規定のトナー量を超え、現像容器内の粉圧が著しく増加する。結果、トナー劣化が促進され、トナー量が多いにもかかわらず、カブリ量の増加を引き起こす可能性がある。あるいは、粉圧の上昇した現像容器内のトナーは、現像容器外へ飛散、漏れ、本体汚染を引き起こす可能性がある。
【０１８１】
一方、比較例５は、現像容器内のトナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになったときに、トナー補給を行うように設定された例である。画像比率１％のトナー消費量の少ない場合においても、現像容器内のトナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになってから補給されるため、トナー補給前の現像容器内のトナー量は少ない。しかしながら、トナーが少ない状態で印字し続けるため、現像ローラと感光ドラム、現像ローラと供給ローラ、現像ローラと規制部材間等の摺擦によりストレスを受け、著しくトナーの劣化を生じる。この状態で、トナー補給手段により、新たに新規のトナーを混合するため、カブリ量が著しく増加する。著しく劣化したトナーと新しいトナーの混合時、カブリ量が増加する理由は、概ね以下のように考えられる。
【０１８２】
劣化の進行したトナーは、外添剤の遊離や埋め込み等により、凝集性の増加や帯電付与性の低下を生じる。一方、新しいトナーは、凝集性が低く、帯電付与性も高い。この性質の大きく異なるトナーを混合すると、帯電しやすい新しいトナーはより多くの電荷量を得ようとし、逆に、帯電しにくい劣化したトナーは、より得られる電荷量が少なく、あるいは、逆極性の電荷を有したトナーを生成する。結果、電気的に制御困難な電荷を有したトナーがトナーコート層を占めると、カブリ量の著しい増加を生じる。
【０１８３】
つまり、トナー補給前の現像装置内のトナー量を少ない状態を維持しつつ、補給直後のカブリ量を抑制するためには、トナーの劣化が所定値より進行する前に新しいトナーを供給することが重要であると考えられる。
【０１８４】
実施例４においては、トナー劣化に関係する電流差Ｄの値が所定値Ｄｈ以下となることによりトナー補給手段によりトナーを補給するため、画像比率１％とトナー消費量が少ない場合においても、補給直後にカブリ量の著しい増加を抑制する。
【０１８５】
また、所定値Ｄｈ以下となるまで、補給を行わないため、現像装置内トナー量の増加も抑制できる。
【０１８６】
以上、述べたように、実施例４においては、トナーの劣化を反映した電流差Ｄが所定値Ｄｈ以下となることで、補給を行う。そのため、著しく劣化したトナーと新しいトナーが混合することを著しく抑制するため、トナー補給直後のカブリ量の著しい増加を抑制する。
【０１８７】
加えて、トナー消費が少ない印字状態であっても、トナーの劣化がある程度進行するまで、トナー補給を行わないので、現像容器内のトナー量の著しい増加を抑制する。
【０１８８】
つまり、実施例４においては、トナー消費量にかかわらず、トナー補給前の現像容器内トナー量の増加、および、トナー補給直後のカブリ量の増加を抑制する。
【０１８９】
つぎに、実施例５〜９の有利な効果を述べるために実施例４と比較する。
【０１９０】
実施例５は、実施例４に対して、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じて直流電圧Ｖｂの値を設定した例である。実施例１の効果として述べたように、トナーの劣化に応じて直流電圧Ｖｂの値を設定するため、直流電圧Ｖｂ印加によるトナーへの過剰なストレスを軽減でき、著しいトナーの劣化を抑制する。結果、画像比率１％時のトナー補給時のカブリ量は、実施例４と同等であるが、トナー補給前の現像容器内トナー量は、著しく抑制することができる。
【０１９１】
一方、実施例６，７は、実施例５に比べ、トナーの劣化を検知する精度が高いため、補給タイミングおよび、直流電圧Ｖｂの設定がより適切に行うことができる。結果、補給直前の現像容器内トナー量が少ない状態においても、補給直後のカブリ量の増加を著しく抑制できると考えられる。特に、実施例９は、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、補給直後のカブリ量を著しく抑制することができる。
【０１９２】
また、実施例８、９は、実施例４と同等の効果を得ることが分かった。
【０１９３】
＜Ｄ）トナー補給後の耐久カブリ評価結果＞
つぎに、実施例５〜７の有利な効果を述べるために実施例４と比較する。実施例４に比べ、実施例５〜７は、補給後の耐久後のカブリ量を抑制することができる。
【０１９４】
その理由は、実施例１〜３と同様にトナーの劣化に応じて直流電圧Ｖｂを設定するため、過剰なストレスの軽減とトナー劣化時にカブリ量を抑制するために適切な直流電圧Ｖｂを印加できるためと考えられる。
【０１９５】
加えて、実施例４のトナーの補給を行う場合においては、以下の作用により、トナー劣化を抑制することができると考えられる。まず、トナーの補給直前は、適度に劣化したトナーが現像容器内を占めるため、直流電圧Ｖｂは大きめの値をとる。次に、トナー補給直後においても、規制ブレード近辺には、適度にトナー劣化を生じたトナーが占めるため、直流電圧Ｖｂは大きめである。そして、トナー補給後、印字を続けると、規制ブレード付近には概ね補給されたトナーが占めると考えられる。このとき、トナーの劣化を反映する電流差Ｄは、トナー補給直後より大きい値をとるため、直流電圧Ｖｂの値は、小さくなる。
【０１９６】
つまり、実施例５〜７は、トナー補給後、現像容器内に劣化の少ないトナーが占めたとき、直流バイアスＶｂの値を小さくすることができる。結果、トナーの劣化を著しく抑制できる。
【０１９７】
実施例６、７は、トナー劣化の検知精度が高いため、よりトナー劣化を抑制でき、トナー補給後の耐久カブリの量を著しく抑制する。
【０１９８】
特に、実施例７は、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、トナー劣化を抑制し、補給後の耐久カブリの量を著しく抑制する。
【符号の説明】
【０１９９】
１ 被現像体、感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 現像剤担持体、現像ローラ
４ 現像剤量規制手段、トナー規制部材
５ 現像剤供給手段、トナー供給手段、供給ローラ
Ａ 画像形成装置本体
Ｂ プロセスカートリッジ
Ｃ クリーニング装置
Ｆ 現像装置
Ｋ１ 電圧印加手段
Ｋ２ 電圧制御手段
Ｉ 電流検知手段
Ｊ 演算処理手段
Ｔ 現像容器、トナー容器
Ｇ 現像剤補給手段、トナー補給手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一成分トナーを用いた現像方式としては、弾性層を有する現像剤担持体としての現像ローラを用いた接触現像方式が提案されている。現像ローラ上に付着した現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、現像剤規制部材としてのトナー規制部材を、現像ローラに当接することにより行われる。トナー規制部材としては、金属薄板を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラに当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。トナー規制部材により現像ローラ上にコートされた現像剤は、感光ドラム上に形成された静電潜像と、現像ローラ上に印加されたバイアスの電位により、前記静電潜像を現像する。
【０００３】
また、現像ローラ上に形成する現像剤のコート層の帯電量および層厚の安定化のために、現像ローラとトナー規制部材間に電圧を印加することが知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６３１１８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、現像ローラとトナー規制部材間に電圧を印加するため、トナーはトナー規制部材通過中に、現像ローラの方向へ押付けられる。これにより、トナーは、印加電圧によるストレスを受け、帯電性の低下や凝集性の増加を促進する場合があった。その結果、長期に渡って安定した画像を得ることが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、現像剤の劣化を抑制しつつ、良好な画像を得ることにある。また、本発明の他の目的は、現像剤規制部材によって規制された、現像剤担持体上の現像剤の層厚の安定化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態を精度良くユーザーに報知することにある。また、本発明の他の目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態に応じて現像剤を補給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知可能な電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された直流電流が極小値であるときの直流電圧値をＶｂｍｉｎとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成するための本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加する時に、前記電流検知手段によって検知された、前記複数の直流電流の極小値と極大値の差分をＤとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｄに基づいてＶｂを設定することを特徴とする。
【０００９】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって前記複数の直流電流の極小値及び極大値が検知され、前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｖｓに基づいてＶｂを設定することを特徴とする。本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段が前記複数の直流電流を検知し、前記複数の直流電流の極小値と極大値との差分をＤとして、
前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記Ｖｂを設定することを特徴とする。
【００１０】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の現像剤の状態に関連する情報を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本願発明の他の代表的な構成は、
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体へ供給するための現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部へ補給するための現像剤を収納する現像剤補給部と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤補給部から前記現像剤収納部へ現像剤を補給する補給制御手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤の劣化を抑制しつつ、良好な画像を得ることができる。また、他の本発明によれば、現像剤規制部材によって規制された、現像剤担持体上の現像剤の層厚の安定化を図ることができる。また、他の本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態を精度良くユーザーに報知することができる。また、他の本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の現像剤の状態に応じて現像剤を補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における画像形成装置の断面図である。
【図２】実施例１におけるプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】実施例１における現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す図である。
【図４】実施例１における電流測定手段の概略図である。
【図５】実施例１における直流電圧Ｖｂを設定するためのフローチャートである。
【図６】電源Ｓ２による直流電圧Ｖｂの作動時間と直流電圧Ｖｂの関係を示す図である。
【図７】実施例１におけるＶｂの入力波形とＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係
【図８】電流差Ｄと印字枚数との関係を示す図である。
【図９】直流電圧値の変動幅を説明する図である。
【図１０】良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）として算出した図である。
【図１１】実施例１における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１２】実施例１における警告・停止を判別するフローチャートである。
【図１３】電圧差Ｖｓと印字枚数との関係を示す図である。
【図１４】良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）として算出した図である。
【図１５】実施例２における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１６】実施例３における電流差Ｄに対する前記電圧差Ｖｓの比Ｈと印字枚数との関係を示す図である。
【図１７】Ｈの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）として算出した図である。
【図１８】実施例３における適正な直流電圧Ｖｂを算出するためのフローチャートである。
【図１９】実施例４における現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す概略機構図である。
【図２０】実施例４における直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。
【図２１】比較例１における現像装置および現像装置にかかわる画像形成装置の一部を示した図である。
【図２２】比較例２において印字枚数Ｒの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）として算出したものである。
【図２３】比較例２における適正なＶｂを算出するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《実施例１》
（本体構成）
図１は本実施例の画像形成装置の断面図である。図１に示す本画像形成装置Ａは、電子写真プロセス利用のフルカラーレーザープリンタである。以下に本実施例における画像形成装置Ａの全体的な概略構成について述べる。
【００１５】
図２は、帯電装置Ｅ、現像装置Ｆ、クリーニング装置Ｃ、及び、感光ドラム１を一体としたプロセスカートリッジＢ（以下、「カートリッジＢ」と称す）の断面図である。
【００１６】
本画像形成装置Ａは、カートリッジＢを、イエロー、マゼンダ、シアン、黒色の各色について４連に並べ、各色のカートリッジＢで形成されたトナー像を、転写装置の中間転写ベルト２０上に転写することでフルカラー画像を形成するものである。プロセスカートリッジＢ上における画像の形成工程については後述する。
【００１７】
各色のカートリッジＢにより、被現像体である感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２０を挟んで、各色の感光ドラム１の対向位置に設けられた１次転写ローラ２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋにより、中間転写ベルト２０上で転写される。そして、転写されたトナー像は、中間転写ベルトの移動方向下流側に設けられた２次転写ローラ２３により、一括して記録紙上に転写される。なお、中間転写ベルト２０上の未転写トナーは、中間転写ベルトクリーナー２１によって回収される。
【００１８】
記録媒体である記録紙Ｐは画像形成装置Ａ下部のカセット２４内に積載されており、印字動作の要求とともに給紙ローラ２５により搬送される。そして、記録紙Ｐは、２次転写ローラ２３の位置において、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写される。
【００１９】
その後、定着ユニット２６により記録紙上のトナー像は記録紙Ｐに加熱定着される。そして、記録紙Ｐは、排紙部２７を経て画像形成装置Ａの外部に排出される。
【００２０】
画像形成装置Ａにおいては、各４色の着脱可能なプロセスカートリッジＢ等を収納する上部のユニット、転写ユニット、記録紙等を収納する下部ユニットとが分離可能になっている。そして、紙詰まり等のジャム処理発生時や、プロセスカートリッジＢの交換時において、上下のユニットを開口することにより前記処理を行う。
【００２１】
次に、カートリッジＢにおける画像形成プロセスについて説明する。
【００２２】
図２は、並列におかれた４つのカートリッジＢの１つに注目し、その近傍の断面を示したものである。
【００２３】
画像形成プロセスの中心となる像担持体としての感光ドラム１はアルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光ドラムである。画像形成プロセスにおいて、感光ドラム１は１８０ｍｍ／ｓｅｃの速度で画像形成装置Ａにより図中矢印ａ方向へ駆動される。
【００２４】
帯電装置である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光ドラム１に加圧接触して矢印ｂ方向に従動回転する。ここで帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して―１１００Ｖの直流電圧が印加される。これにより誘起された電荷によって、感光ドラム１の表面に、―５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。
【００２５】
この一様な表面電荷分布面に対して、スキャナーユニット１０により、画像データに対応してレーザ光が発光される。このレーザ光は、図２中の矢印Ｌで示すように感光ドラム１の表面を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖであり、未露光部位は暗部電位Ｖｄ＝−５５０Ｖである静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。
【００２６】
前記静電潜像は、所定のコート量及び電荷量の、現像剤担持体としての現像ローラ３上に形成されたトナーコート層を持つ現像装置により現像される。前記トナーコート層の形成方法については後述する。前記現像ローラ３は感光ドラム１に接触しながら、矢印ｃに示すように順方向に回転している。本実施例においては、現像ローラ３に印加されたＤＣバイアス＝―３００Ｖに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ飛翔して静電潜像を実像化する。
【００２７】
各カートリッジＢの感光ドラム１に接触する中間転写ベルト２０は、感光ドラム１に対向した１次転写ローラ２２（２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋ）により感光ドラム１に加圧される。更に、１次転写ローラ２２には直流電圧が印加されており、感光ドラム１との間で電界が形成されている。これにより、感光ドラム１上で実像化されたトナー像は、前記の加圧接触する転写領域において、電界の力を受けて感光ドラム１上から中間転写ベルト２０上に転写される。一方、感光ドラム１上で中間転写ベルト２０に転写されずに残った未転写トナーは、クリーニング装置Ｃに設置されたウレタンゴム製のクリーニングブレード６により、ドラム表面から掻き落とされ、クリーニング装置Ｃ内に収納される。
【００２８】
以下、本実施例１の現像装置の詳細を述べる。
【００２９】
図３は、実施例１の現像装置Ｆおよび現像装置Ｆに関わる画像形成装置の一部を示している。現像装置Ｆは、現像剤を収納する現像剤収納部としての現像容器Ｔと現像ローラ３と供給ローラ５とトナー規制部材４と撹拌部材１１とを有している。ここで、現像容器Ｔは非磁性一成分トナーを収容している。また、現像ローラ３は、感光ドラム１に対して接触しながら順方向ｃに回転する。また、供給ローラ５は、現像ローラ３に対して接触しながら逆方向ｄに回転する。また、現像剤規制手段（現像剤規制部材）であるトナー規制部材４は、供給ローラ５の下流側で現像ローラ３に当接する。そして、撹拌部材１１は、現像剤であるトナーを撹拌する。
【００３０】
現像剤である一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。高画質化の点で、重合法であることが好ましい。
【００３１】
本実施例においては、現像ローラ３は、外径φ６ｍｍの芯金に導電性の弾性層５ｍｍを形成したφ１６ｍｍの弾性ローラであり、前記弾性層には体積抵抗値１０６Ωｍのシリコーンゴムを用いた。なお、前記弾性ローラの表層には現像剤への電荷付与機能を持つコート層等を設けるようにしてもよい。本実施例では、感光ドラム１に安定して弾性接触させるために、弾性層の硬度をＪＩＳ−Ａで４５°、現像ローラ３の表面粗さとしては、使用するトナーの粒径にもよるが、算術平均粗さＲａは０．０５〜３．０μｍとした。本実施例における表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて小坂研究所（株）製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０を使用した。高画質化のためには、算術平均粗さ０．３〜１．０μｍであることが好ましい。
【００３２】
さらに、供給ローラ５は、本実施例においては、外径φ５ｍｍの芯金上に発泡骨格構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを５．５ｍｍ形成した外径φ１６ｍｍの弾性スポンジローラを用いた。供給ローラ５は、連泡性の発泡体で構成されており、過大な圧を加えることなく現像ローラ３と当接している。そして、供給ローラ５は、その発泡体表面の適度な凸凹で現像ローラ３上へのトナーの供給、および、現像時に消費されずに残像したトナーの剥ぎ取りを行っている。このセル構造の掻き取り性はウレタンフォームに限定されるものでなく、シリコーンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）等を発泡させたゴム等が使用可能である。
【００３３】
現像ローラ回転方向ｃに対して、供給ローラ５と現像ローラ３との接触面の下流側には、現像ローラ３に当接する現像剤規制手段としてのトナー規制部材４が設けられている。トナー規制部材４は、現像ローラ３上のトナーを感光ドラム１上における現像に適した所定のコート量、及び、所定の電荷量に制御することを目的とする。トナー規制部材４は現像容器に固定された支持板金４１に、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材４２を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に対して当接している。本実施例１においては、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金として使用し、厚み１２０μｍのリン青銅板を薄板状弾性部材として前記支持板金に固定支持している。薄板状弾性部材４２の片持ち支持部から現像ローラ３との当接部までの距離、いわゆる自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３の薄板状弾性部材４２に対する押し込み量は１．５ｍｍである。
【００３４】
つぎに、現像装置にかかわる画像形成装置本体部分について述べる。前述した現像ローラ３への電圧印加は、電源Ｓ１により行う。さらに、規制部材４への電圧印加は電源Ｓ２により行う。ここで、電源Ｓ２により印加される電圧値が可変であるように構成されている（電源Ｓ２は、値が異なる複数の直流電圧を印加可能である）。つまり、現像ローラ３と規制部材４間の直流電圧は、上述の電源Ｓ２を調整することで設定する。ここで、本実施例１では、電源Ｓ２は、電圧印加手段Ｋ１と電圧制御手段Ｋ２により構成される。また、本実施例における現像ローラ３と規制部材４間の直流電圧は、トナーを現像ローラ３側に押付ける方向に電圧を印加するように設定する。即ち、現像ローラ３に対する規制部材４の電圧の符号が、トナーの極性の符号と同じ側であるように設定する。本実施例においては、現像剤であるトナーは、ネガ極性であり、電源Ｓ１により印加する電圧が−３００Ｖである。そのため、電源Ｓ２により供給される電圧は、−３００Ｖより小さい値（ネガ側）に設定する。例えば、電源Ｓ１から供給される電圧が−３００Ｖ、直流電圧値Ｖｂが２００Ｖとは、電源Ｓ２が−５００Ｖであることを意味する。
【００３５】
一方、現像剤であるトナーが、ポジ極性である場合、電源Ｓ１により供給される電圧より大きい値の電圧が電源Ｓ２から供給される（電源Ｓ２により供給される電圧は、電源Ｓ１により供給される電圧よりポジ側に設定する）。
【００３６】
また、本実施例１における現像装置は、トナー容量を含む寿命は、Ａ４用紙印字率５％換算で１万５千枚相当に設定されているものを使用している。
【００３７】
図３は、本実施例１における現像装置と現像装置にかかわる画像形成装置本体の概略図である。電源Ｓ１、Ｓ２は、画像形成装置本体に設けられた演算処理手段Ｊにつながっている。また、規制ブレードを流れる電流Ｉｂを検知可能（測定可能）な電流検知手段である電流計Ｉを備えている。電流値の正の方向ｉは、図中に示した方向とした。前記電流計Ｉもまた、検知データを転送できるように、前記演算処理手段Ｊにつながっている。
【００３８】
本実施例における電流計は、図４に示すように、電流検知時は、スイッチＳＷは、端子ｐ３と繋がり、端子ｐ２−端子ｐ３間の電圧を電圧計Ｖにより検知することで、電流値を検出する。このとき、抵抗Ｒは、１０ｋΩを用い、電流値を検知していない時は、スイッチＳＷは、端子ｐ１と繋がるように設定した。そのため、電流計ＩおよびスイッチＳＷもまた、演算処理手段Ｊにつながっている。さらに、演算処理手段Ｊは、演算処理を行う演算処理部のＣＰＵ、検知データを格納する書き換え可能な記憶装置ＲＡＭ、予め用意されたデータを格納する記憶装置ＲＯＭにより構成している。そして、これらは、互いにデータの転送・読み込み可能となるように設定されている。
【００３９】
つぎに、本実施例の直流電圧Ｖｂの設定方法について述べる。図５は、直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。ステップｓａ０１では、電源Ｓ２により、直流電圧Ｖｂを作動させる。具体的には、図６に示すように直流電圧Ｖｂは、サイン波０Ｖから１５０Ｖまで、約２０秒間変化させる。つぎにステップｓａ０２では、直流電圧Ｖｂの値に対応する直流電流Ｉｂを電流計Ｉにより検知し、ＲＡＭに格納する。ＲＡＭ内に格納した直流電圧Ｖｂおよび直流電流Ｉｂから、直流電圧Ｖｂに対する直流電流Ｉｂの関係Ｉｂ（Ｖｂ）をＣＰＵにより算出し、ＲＡＭに格納する。検出器の精度にもよるが、直流電圧Ｉｂの変動幅の影響を小さくため、適宜、平滑化等を行ってもよい。
【００４０】
つぎに、ステップｓａ０３極小値検出工程について述べる。ステップｓａ０２で算出されたＩｂ（Ｖｂ）の極大値および極小値の差分である電流差Ｄを算出し、電流差Ｄが、Ｄ≧０．０５μＡを満たすとき、Ｉｂ（Ｖｂ）に極小値を検出するように設定している。電流差Ｄ＜０．０５μＡでは、装置停止を行ない、直流電圧Ｖｂ設定を終了する。電流差Ｄによって極小値検知を行う理由は後述する。
【００４１】
前記ｓａ０３にて、直流電流Ｉｂ（Ｖｂ）の極小値がＣＰＵにより検出された後、ステップｓａ０４において、極小値時の直流電圧値Ｖｂｍｉｎの値をＣＰＵにより算出し、ＲＡＭ内に格納する。その後、ステップｓａ０５の後述する直流電圧Ｖｂの適正値算出工程により得たＶｂの値を基に、ステップｓａ０６において、演算処理手段の作動命令により、電源Ｓ２が作動し、直流電圧Ｖｂを設定する。前記ｓａ０５の直流電圧Ｖｂの適正値算出工程の詳細説明の前に、直流電圧Ｖｂに対する直流電流Ｉｂ（Ｖｂ）について述べる。
【００４２】
図７は、本実施例におけるＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係を示した例である。
【００４３】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図８に示すように、電流差Ｄの値は、印字枚数とともに、徐々に減少することが分かった。この理由は、十分明らかになってはいないが、概ね以下のような現象のために生じると考えられる。
【００４４】
まず、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）中に極小値が生じる理由について述べる。直流電圧Ｖｂの値がＶｂｍｉｎより値の小さい領域とＶｂｍｉｎより値の大きい領域において、トナーと規制ブレードが接触する回数が変化するため極小値が生じると考えられる。Ｖｂｍｉｎより値の小さい領域では、トナーは、直流電圧Ｖｂにより現像ローラ方向に働く力は小さいと考えられる。そのため、トナーは、規制ブレードとの接触回数が多くなる。
【００４５】
一方、Ｖｂｍｉｎより値の大きい領域では、トナーは、直流電圧Ｖｂにより現像ローラ方向に働く力は大きくなる。結果、トナーは、現像ローラ方向に押付けられる。そのため、規制ブレードとトナーの接触回数が少なくなると考えられる。規制ブレードとトナーの接触回数が多いとき、トナーと規制ブレード間の摩擦帯電の頻度が増加し、結果、規制ブレードに流れる直流電流Ｉｂが増加する。一方、規制ブレードとトナーの接触回数が少ないとき、トナーと規制ブレード間の摩擦帯電の頻度が低下するため、直流電流Ｉｂが減少する。
【００４６】
加えて、直流電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎに設定すると、現像ローラ上のトナーコート層に現像ローラ回転方向に不規則な筋が生じる。この理由は、印加電圧により、トナーが現像ローラに押付けられやすい状態と押付けられにくい状態が共存する不安定領域であるために、トナーコート層が乱れると考えられる。
【００４７】
このため、縦筋の発生抑制のためには、本実施例において、直流電圧Ｖｂは、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように設定することが好ましく、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たすように設定することがより好ましい。
【００４８】
加えて、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係を検出終了時の直流電流Ｖｏの値は、Ｖｏ≠Ｖｂｍｉｎであることにより、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制できる。本実施例においては、トナーコート層の状態を把握するために、トナーコート層の変化を適宜、検知している。
【００４９】
そのため、非画像形成時（検知時）に縦筋が発生すると、画像形成時（非検知時）への影響も大きい。つまり、検知時においても、トナーコート層が不安定となる状態を極力抑えることが好ましい。従って、トナーコート層の不安定化による縦筋の発生を抑制するためには、検出終了時の直流電圧Ｖｏは、｜Ｖｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜を満たすように設定することが好ましく、｜Ｖｏ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たすように設定することがより好ましい。
【００５０】
ここで、直流電流Ｉｂの取り込み時の変動幅について述べる。本実施例において、図９に示すように、直流電圧値がＶｂ時の直流電流Ｉｂの変動幅ΔＩｂ（Ｖｂ）は、Ｖｂの値から、約５Ｖ程度大きい値までの間の変動幅とした。本実施例では、約５Ｖ程度としたが、変動幅は、検出装置の検出精度に依存するため、検出装置の検出精度に応じて適宜設定することが好ましい。
【００５１】
この変動幅は、トナーコート層が不安定になると、大きくなることが分かった。その理由は概ね以下のように考えられる。直流電圧Ｖｂの値が大きくなると、トナーとトナー間あるいは、トナーと規制ブレード間、トナーと現像ローラ間等に局所的に放電現象が生じる。そのため、不安定なトナーコート層の形成とともに、直流電流値の変動幅が大きくなる。一方、直流電圧値Ｖｂが｜Ｖｂｍｉｎ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖを満たす領域においては、トナーが十分に現像ローラ側に押付けられる領域であるため、直流電流値の変動幅は小さく安定している。
【００５２】
鋭意検討の結果、直流電圧Ｖｂ＝Ｖｂｍｉｎ時の直流電流の変動幅ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）を用いて、トナーコート層が著しく不安定となるのは、｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜＞１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜のときであった。
【００５３】
従って、トナーコート層の変動を抑制するためには、｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜≦１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜となるように、直流電圧Ｖｂを設定することが好ましい。
【００５４】
つぎに、印字枚数増加ともに電流差Ｄの値が減少する理由について述べる。
【００５５】
現像容器中のトナーは、印字枚数が増加すると、トナー供給ローラやトナー規制部材、感光ドラム等々の摺擦によりストレスを受ける。そのストレスを受けたトナーは、外添剤の遊離や埋め込みが生じ、凝集性が高くなる。
【００５６】
トナーの凝集性が高い場合、凝集性が低い場合に比べ、トナー１つ１つの動きやすさは、低下する。そのため、十分な電気的力が加えられても、トナーの凝集状態の変化が小さく、極大値と極小値の差Ｄも小さくなる。一方、凝集性が低い場合、トナー１つ１つの動きやすさは、高いため、現像ローラ方向へ押付ける電気的力が働くと、トナーの凝集状態が密となるように、大きく変化する。結果、極大値と極小値の差Ｄも大きくなる。
【００５７】
以上のことから、トナーの劣化の進行とともに、電流差Ｄが減少する理由は、トナーの劣化進行時、印加する直流電圧Ｖｂの値がＶｂｍｉｎの前後において、トナーの動きにくさに起因し、トナーの動きが小さくなるためと考えられる。
【００５８】
このことから、ステップｓａ０３のＩｂ（Ｖｂ）の最小値検出時において、電流差Ｄ＜０．０５μＡの状態では、トナーの劣化が非常に進行していると考えられるため、現像装置の停止を行う設定とした。
【００５９】
つぎに、本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００６０】
図１０は、予め用意した現像装置を用いて、Ｖｂｍｉｎの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）として、算出したものである。ここで、Ｄが小さいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００６１】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｄ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００６２】
次に、ステップｓａ０５おける本実施例１のフローチャートを図１１に示す。ステップｓａ０５１１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大値と極小値の電流差ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５１２にでは、前記ＲＡＭに格納された電流差ＤおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｄ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５１３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００６３】
また、本実施例においては、現像ローラ３とトナー規制部材４との間のトナーの状態に関連する情報（トナーの劣化の進行を反映した情報）に関して、報知工程（現像装置の動作の警告・停止工程）を設けている。以下では、本実施例の現像装置の警告・停止を行う工程について述べる。
【００６４】
図１２は、現像装置の警告・停止を行う工程を示すフローチャートである。ステップｓｂ０１〜ｓｂ０４までは、前述の直流電圧Ｖｂを設定する工程のステップｓａ０１〜ｓａ０４と同じである。
【００６５】
その後、ｓｂ０５の後述する現像装置可動の警告・停止判定工程を経て、警告する場合（ｓｂ０６ｙｋ）には、警告情報を表示し、継続して現像装置を作動し、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。ｓｂ０５の後述する現像装置可動の警告・停止判定工程を経、警告・停止を行わない場合（ｓｂ０６ｎ）は、継続して現像装置を作動し、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。
【００６６】
さらに、ｓｂ０５の後述する現像装置作動の警告・停止判定工程を経、停止を行う場合（ｓｂ０６ｙｔ）は、現像装置を停止させ、現像装置可動の警告・停止工程を終了する。
【００６７】
本実施例１における、上述ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程について述べる。上述したように、電流差Ｄの値は、トナーの劣化進行とともに小さくなる。このため、現像装置可動の警告時および停止時の電流差Ｄの値が予め格納しているＲＯＭ中の所定値Ｄｋを参照し、Ｄ≦Ｄｋとなったとき、現像装置可動の警告または、停止を行う。
【００６８】
具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｄｋ１＝１．７μＡ（警告）、Ｄｋ２＝１．５μＡ（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｄｋ１、Ｄｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。これにより、トナー劣化に応じ、現像装置可動の警告・停止を行えるため、スムーズな現像装置あるいはプロセスカートリッジ交換の実現、重大な画像不良や装置本体の汚染を未然に防止することができる。
【００６９】
本実施例では、現像装置に関する報知（警告・停止）を行う報知手段Ｕは、装置本体に設けられている（図３参照）が、ネットワークを通じてＰＣに報知手段を表示させても良い。
【００７０】
また、本実施例においては、直流電圧Ｖｂの設定工程および、現像装置可動の警告・停止工程は、画像形成を行わない非画像形成時中に実施した。
【００７１】
具体的には、印字枚数が２０００枚おきに各工程を行い、現像装置可動の警告・停止工程により、警告が行われた後は、１０００枚おきに、各工程を実施した。
【００７２】
警告後、各工程を行うタイミングを短くする理由は、トナーの劣化の加速を考慮し、適宜、調整できるようにするためである。
【００７３】
《実施例２》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００７４】
ｓａ０５のＶｂの適正値算出工程において、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大値と極小値時のそれぞれの直流電圧値Ｖｂｍａｘ、Ｖｂｍｉｎおよびその電圧差Ｖｓを算出し、前記電圧差Ｖｓより直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。
【００７５】
電圧差Ｖｓは、図７に示すように、電流差Ｄが生じる際の直流電圧の変化量である。発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図１３に示すように、印字枚数の増加に応じＶｓの値が増加することを見出した。つまり、電圧差Ｖｓは、トナーの劣化と関係する値と考えられる。
【００７６】
その理由は、電流差Ｄ同様、十分明らかとなってはいないが、概ね以下のためと考えられる。前述したように、トナーの劣化が進行し、トナーの凝集性が高くなると、トナー１つ１つが動きにくくなる。すると、トナーが十分、現像ローラ方向へ押付けられるためには、より大きい電気的な力、すなわち、直流電圧値Ｖｂを必要とする。すなわち、トナーの動きやすさが低下することで、直流電圧Ｖｂにより、トナーが現像ローラ方向へ押付つけられにくくなるため、ＶｂｍａｘからＶｂｍｉｎに到達するまでの電圧差Ｖｓが大きくなる。結果、印字枚数の増加とともに、電圧差Ｖｓが大きくなると考えられる。
【００７７】
次に本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００７８】
図１４は、予め用意した現像装置を用いて、Ｖｓの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）として、算出したものである。ここで、Ｖｓが大きいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
【００７９】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００８０】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００８１】
次に、ステップｓａ０５における本実施例２のフローチャートを図１５に示す。ステップｓａ０５２１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５２２にでは、前記ＲＡＭに格納された電圧差ＶｓおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｖｓ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５２３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００８２】
また、実施例２は、ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程が異なる。まず、ｓｂ０２によりＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み、直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＶｓｋをＣＰＵ内で対比し、Ｖｓ≧Ｖｓｋとなることにより現像装置可動の警告・停止を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｖｓｋ１＝２８Ｖ（警告）、Ｖｓｋ２＝３０Ｖ（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｖｓｋ１、Ｖｓｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。
【００８３】
《実施例３》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００８４】
ｓａ０５の直流電圧Ｖｂの適正値算出工程において、前述の電流差Ｄに対する前記電圧差Ｖｓの比Ｈを用いて、直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。図１６に示すように、Ｈの値もまた、印字枚数の増加に応じ増加することから、トナー劣化を反映する値と考えられる。
【００８５】
また、比Ｈはトナーの劣化の進行とともに増加する電圧差Ｖｓをトナーの劣化進行とともに減少する電流差Ｄで割ったもので表される。そのため、比Ｈもまた、トナーの劣化の進行とともに増加する。ただし、電流差Ｄや電圧差Ｖｓの単独の検知に比べ、ばらつきが少なく、精度の高くトナーの劣化の度合を把握できると考えられる。
【００８６】
本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【００８７】
図１７は、予め用意した現像装置を用いて、Ｈの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）として、算出したものである。ここで、Ｈが大きいほど｜Ｖｂ｜が大きくなっている。
【００８８】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【００８９】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｈ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜Ｈの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【００９０】
次に、ステップｓａ０５における本実施例３のフローチャートを図１８に示す。ステップｓａ０５３１では、前記ｓａ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）および極大値と極小値の電流差Ｄ、Ｈ＝Ｖｓ／ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。次に、ステップｓａ０５３２では、前記ＲＡＭに格納されたＨおよびＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｈ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５２３により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【００９１】
また、実施例３は、ｓｂ０５の現像装置可動の警告・停止判定工程が異なる。まず、前記ｓｂ０２にて検出し、ＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み直流電流Ｉｂの極大時と極小時の電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）および極大値と極小値の電流差Ｄ、Ｈ＝Ｖｓ／ＤをＣＰＵにより算出し前記ＲＡＭに格納する。ＲＡＭ内に格納されたＨを読み出し、ＣＰＵにて算出した前記Ｈが、予めＲＯＭ内に格納された所定値Ｈｋ以上になることにより現像装置可動の警告・停止を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、警告・停止のタイミングとして、それぞれ適切な所定値Ｈｋ１＝１６．５［Ｖ／μＡ］（警告）、Ｈｋ２＝２０．０［Ｖ／μＡ］（（停止）を算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。ここで、前記Ｈｋ１、Ｈｋ２の値の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、Ｈの測定と画像評価することにより、適正な値を算出した。
【００９２】
《比較例１》
比較例１の現像装置および現像装置にかかわる画像形成装置の一部を図２１を用いて述べる。
【００９３】
現像剤である一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。
【００９４】
トナー規制部材４ｃは、現像ローラ３上の前記トナーを感光ドラム１上における現像に適した所定のコート量、及び、所定の電荷量に制御することを目的とする。トナー規制部材４は現像容器に固定された支持板金４ｃ１に、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材４ｃ２を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に対して当接している。本比較例においては、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金として使用し、厚み１２０μｍのリン青銅板を薄板状弾性部材として前記支持板金に固定支持している。薄板状弾性部材４２の片持ち支持部から現像ローラ３との当接部までの距離、いわゆる自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３の薄板状弾性部材４２に対する押し込み量は１．５ｍｍである。
【００９５】
つぎに、現像装置にかかわる画像形成装置本体部分について述べる。
【００９６】
前述した現像ローラへの電圧印加は、電源ｓ１により−３００Ｖ印加し、さらに、規制部材への電圧印加は、電源ｓ２により−５００Ｖ印加する。
【００９７】
《比較例２》
本比較例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【００９８】
ｓｔｅｐ０５のＶｂの適正値算出工程において、印字枚数Ｒを検出し、印字枚数Ｒにより直流電圧値Ｖｂの適正値を算出することが異なる。
【００９９】
本実施例の直流電圧Ｖｂ算出工程であるステップｓａ０５の詳細について述べる。
【０１００】
図２２は、予め用意した現像装置を用いて、印字枚数Ｒの値に対する良好な画像を得るために適正な直流電圧Ｖｂの関係をＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）として、算出したものである。
【０１０１】
このＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係をＲＯＭに予め書き込んだ。
【０１０２】
前記Ｖｂ＝Ｖｂ（Ｒ）の関係の算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字で適宜Ｖｂｍｉｎの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｂの値を算出した。
【０１０３】
次に、ステップｓａ０５において、フローチャートを図２３に示す。ステップｓａ０５４１では、印字枚数ＲとＲＯＭ中に予め格納されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）を演算処理部のＣＰＵにて読み込み、対比処理し、ステップｓａ０５４２により直流電圧Ｖｂの適正値を算出する。その後、ステップｓａ０５の適正な直流電圧Ｖｂ算出方法を終了し、前記ｓａ０６へ移行する。
【０１０４】
また、本比較例においては、現像装置可動の警告・停止工程を行わないことが異なる。
【０１０５】
《比較例３》
本実施例は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。
【０１０６】
ｓｔｅｐ０５のＶｂの適正値算出工程において、直流電流の適正値ＶｂをＶｂｍｉｎとして算出することが異なる。
【０１０７】
また、本比較例においては、現像装置可動の警告・停止工程を行わないことが異なり、Ｖｂの適正値算出工程は、印字枚数２０００枚おきに実施した。
【０１０８】
各実施例及び比較例の評価方法
以下では、本実施例と比較例の差異を調べるための画像評価について述べる。
【０１０９】
ａ）耐久後のカブリ評価１（画像比率５％）
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。
【０１１０】
カブリ量は光学反射率測定機（東京電飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、記録紙のみの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量をもとめカブリ量として評価した。カブリ量は記録紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
××：カブリ量が３．０％を越える。
×：カブリ量が１．０〜３．０％未満である。
△：カブリ量が０．５〜１．０％未満である。
○：カブリ量が０．２〜０．５％未満である。
◎：カブリ量が０．２％未満である。
【０１１１】
カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ、１万５千枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１２】
また、以降述べる他の画像欠陥が生じた場合は、その個所を避けて測定し、カブリを純粋に評価できるよう配慮した。
【０１１３】
ｂ）耐久後のカブリ評価２（画像比率１％）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１４】
ｃ）耐久後のカブリ評価３（画像比率１％・間欠印字）
本評価のカブリ測定は、測定方法、評価基準は同じであるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を間欠的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１１５】
ここで、本実施例における間欠印字とは、特定枚数印字後、現像装置の動作を静止させ、再度、印字動作を行う印字方法を意味する。従って、印字動作の始動直後および静止直前に非印字状態で、現像装置が作動する時間が生じる。
【０１１６】
本評価においては、２枚連続印字後、現像装置の静止動作を行ない、現像装置の静止後、再度、現像装置が始動するように設定した。
【０１１７】
ｄ）縦筋評価
縦筋評価は、ベタ黒画像を印字し、目視により縦筋の有無を評価した。
×：ベタ黒画像中に、縦筋が２本以上である。
○：ベタ黒画像中に、縦筋が２本未満である。
【０１１８】
印字テストは、試験環境２５℃、５０％Ｒｈ、１０００枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。
【０１１９】
以下に実施例１〜４、および比較例１〜３の評価結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
《比較例に対する優位性》
はじめに、比較例１と比較することにより実施例１の優位性について述べる。比較例１は、予め現像ローラと規制ブレード間に印加する直流電圧Ｖｂを一定値の２００Ｖに設定した例であるが、耐久時のカブリ量が多い。その原因は、印字枚数が少ない時期から、直流電圧Ｖｂを印加しているためと考えられる。現像ローラと規制ブレード間に直流電圧Ｖｂを印加すると、現像ローラと規制ブレードが当接する当接ニップ内で、トナーは、現像ローラの方向へ力を受ける。つまり、比較例１では、トナーが印字枚数の少ない時期から、直流電圧Ｖｂにより付加されたストレスを受ける。そのため、トナーの外添剤の遊離、埋め込み等によるトナーの劣化を生じ、電荷付与性が低下する。結果、耐久時のカブリが増加する。
【０１２２】
一方、実施例１では、電流差Ｄの値に応じて、すなわち、トナーの劣化に応じて、適切な直流電圧Ｖｂを印加する。そのため、印字枚数が少ない時期において、直流電圧Ｖｂの印加によるトナーへの過剰なストレスを抑制することができる。加えて、トナー劣化が進んだときに、必要な直流電圧Ｖｂを印加するため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１２３】
次に、実施例１〜３と比較例１〜３を比較することによって、実施例１〜３の優位性について述べる。
【０１２４】
＜ａ）耐久カブリ１、ｂ）耐久カブリ２、ｃ）耐久カブリ３評価結果について＞
比較例１は、上述したように、印字枚数の少ない時期から直流電圧Ｖｂを一定量印加する。そのため、トナーの劣化が促進され、カブリ量の増加を生じる。
【０１２５】
比較例２は、印字枚数Ｒに応じて適正な直流電圧Ｖｂを印加した例である。予め準備されたＶｂ＝Ｖｂ（Ｒ）は、画像比率５％時印字を想定して算出された関係である。そのため、画像比率が予め想定された値に近い耐久経緯を経ている画像比率５％時の耐久カブリは、著しく抑制されている。しかし、画像比率１％と非常にトナー消費の少ない状態においては、カブリ量が悪化する。この理由は、トナー消費の少ない耐久経緯を経た場合、印字枚数時の現像装置内トナー量は、想定された値より多くなる。現像装置内のトナー量が多い場合、現像装置内のトナーへのストレスは概ね平均化されるため、トナーの劣化も軽微となる。
【０１２６】
ところが、比較例２においては、トナーの劣化が軽微であるにもかかわらず、規定の印字枚数Ｒ時には、所定の直流電圧Ｖｂを印加する。このため、比較例１同様に、トナー劣化の少ない状態に過剰な直流電圧Ｖｂを印加、過剰なトナーへのストレスを加える。結果、トナー消費の少ない耐久経緯を経ると、トナー劣化を促進し、カブリ量増加を生じる。
【０１２７】
一方、実施例１では、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、トナー劣化を反映する電流差Ｄの値に応じて、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、印字枚数やトナーの消費量の違いにかかわらず、カブリ量の増加を抑制する。
【０１２８】
また、比較例３は、直流電圧ＶｂをＶｂｍｉｎに設定した例である、実施例１に比べ、カブリ量がやや多い。その理由は、トナーの劣化による帯電付与性低下時には、カブリ量を抑制するために十分な直流電圧Ｖｂの印加を行うことができない。結果、軽微なカブリ量の増加を生じる。
【０１２９】
一方、実施例１においては、電流差Ｄの値に応じて、すなわち、トナーの劣化度合いに応じて、印加する直流電圧Ｖｂの値を大きくするように設定している。そのため、過剰なバイアス印加を抑制することで、トナーの劣化の促進を抑えると同時に、トナーの劣化による帯電付与性低下時にカブリ量を抑制するために十分な直流電圧Ｖｂを印加することができる。
【０１３０】
以上のことから、実施例１においては、印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じ、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制する。加えて、「トナーの劣化の進行」、すなわち、「電流差Ｄの値の減少」に応じて、直流電圧Ｖｂの値を大きくしている。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量を抑制のために必要な直流電圧Ｖｂの印加が可能なため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１３１】
つぎに、実施例１〜３を比較することで、それぞれの効果について述べる。実施例２及び実施例３は、実施例１より、カブリ量抑制効果が高い。特に、トナー消費量の非常に少ない、画像比率１％・間欠印字時のカブリ量抑制効果が高い。その理由は、実施例２および実施例３は、トナーの劣化に対する検知精度が高いためと考えられる。検知精度が高いと、適正な直流電圧値Ｖｂをより高精度で設定できるため、カブリ量抑制が高い。特に、実施例３においては、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、よりカブリ量抑制効果が高いと考えられる。
【０１３２】
＜ｄ）縦筋の評価結果について＞
比較例３は、直流電圧ＶｂをＶｂｍｉｎに設定するため、縦筋が発生すると考えられる。前述したように、Ｖｂｍｉｎ近傍に直流電圧Ｖｂを設定すると、トナーが現像ローラ方向に押付けられる状態（Ｖｂｍｉｎより大きい値時）と規制ブレードとトナーの接触回数が多い状態（Ｖｂｍｉｎより小さい値時）の混在を生じ、トナーコート層が不安定となる。結果、縦筋が発生する。
【０１３３】
一方、実施例１〜４は、直流電圧ＶｂがＶｂｍｉｎより大きい値、より好ましくは、Ｖｂ＞Ｖｂｍｉｎ＋２０Ｖに設定する。そのため、上記混在状態時のトナーコート層不安定化によるベタ黒画像中の縦筋発生を著しく抑制する。
【０１３４】
以上、述べたように実施例１〜３の効果は、現像ローラと規制ブレード間に印加する直流電圧Ｖｂを規制ブレードを流れる電流Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の関係から得られる極小値時の電圧値Ｖｂｍｉｎより大きくすることで、トナーコート層を安定させ、縦筋を抑制することにある。
【０１３５】
印字枚数やトナー消費量にかかわらず、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じ、適正な直流電圧Ｖｂを印加するため、トナーの劣化を著しく抑制する。加えて、「トナーの劣化の進行」、すなわち、「電流差Ｄの値の減少」に応じて、直流電圧Ｖｂの値を大きくしている。そのため、トナーの劣化時の帯電付与性低下によるカブリ量を抑制のために必要な直流電圧Ｖｂの印加が可能なため、カブリ量を著しく抑制することができる。
【０１３６】
また、簡易な構成にて上記効果を長期に渡って得ることができる。
【０１３７】
《実施例４》
以下では、本実施例の現像装置の詳細を述べる。
【０１３８】
図１９は後述する実施例４の現像装置および現像装置に関わる画像形成装置の一部を示す概略機構図である。以下では、実施例４の実施例１と異なる点について述べる。実施例２の現像装置は、現像剤補給手段（現像剤補給部）Ｇであるトナー補給部を有することが異なる。トナー補給部は、開閉可能な弁ｇ１および攪拌部材ｇ２を有する。また、現像剤補給手段Ｇであるトナー補給部は、取り外し可能とし、適宜、トナーの補給を行うことができる。また、トナー容器Ｔへトナーの供給を所定のタイミングで行うため、開閉可能な弁ｇ１および攪拌部材ｇ２は、補給制御手段ｇ３により作動する。
【０１３９】
本実施例では、トナー補給部はトナー補給制御手段Ｇにより補給のタイミングを制御している。しかし、補給時に手動で、新しいトナーを収容したトナー補給部を交換することにより行ってもよい。
【０１４０】
また、本実施例における未使用の現像装置は、トナー容量は、Ａ４用紙印字率５％換算で５千枚相当、補給前の５千枚時の現像装置内トナー量は概ね初期トナー充填量の４０％程度となるように設定した。さらに、補給時は、初期トナー充填量の約５０％の量を補給するように設定している。
【０１４１】
図１９は、本実施例における現像装置Ｆと現像装置にかかわる画像形成装置本体の概略図である。電源Ｓ１、Ｓ２は、画像形成装置本体に設けられた演算処理手段につながっている。また、規制ブレードを流れる電流Ｉｂを測定するための電流検知手段である電流計Ｉを備えている。前記電流計Ｉもまた、検知データを転送できるように、前記演算処理手段につながっている。
【０１４２】
さらに、トナー補給手段Ｇからトナー容器へ所望のタイミングでトナーを補給するため、開閉弁ｇ１、攪拌ｇ２の動作を制御する補給制御手段ｇ３，ｇ４もまた前記演算手段につながっている。
【０１４３】
本実施例において、直流電圧Ｖｂを２００Ｖの一定値に固定している。
【０１４４】
次に、トナーの補給を行う工程について述べる。図２０は、直流電圧Ｖｂを設定する手順を示すフローチャートである。ステップｓｃ０１〜ｓｃ０４工程は、実施例１の現像装置可動の警告・停止工程のｓｂ０１〜ｓｂ０４工程と同じである。その後、ｓｃ５の後述する補給判定を経、補給する場合（ｓｃ０６）、前述の補給制御手段にｇ３、ｇ４を作動させ、トナーの補給を実施し、補給工程を終了する。補給判定を経、補給を行わない場合（ｓｃ０６ｎ）は、補給制御手段ｇ３，ｇ４を作動させずに、補給工程を終了する。
【０１４５】
本実施例における、上述のｓｃ０５の補給判定工程について述べる。実施例１で述べたように、電流差Ｄの値は、トナーの劣化進行とともに小さくなる。このため、補給時の電流差Ｄの値が予め格納しているＲＯＭ中の所定値Ｄｈを参照し、Ｄ≦Ｄｈとなったとき、補給を行うように設定した。
【０１４６】
具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｄｈ＝２．０μＡを算出し、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１４７】
ここで、前記Ｄｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字し、１回目の補給前の印字枚数５０００枚のときの電流差Ｄの測定と画像評価することにより、適正な電流差Ｄｈの値を算出した。
【０１４８】
また、本実施例においては、トナー補給工程は、画像形成を行わない非印字中に実施した。
【０１４９】
具体的には、印字枚数が１０００枚おきに各工程を行い、現像装置へのトナーの補給工程により、トナー補給が行われた直後２０００枚までは、５００枚おきに、各工程を実施し、２０００枚以降は、補給前同様、１０００枚おきに各工程を実施した。
【０１５０】
《実施例５》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例１と同じとした点が異なる。
【０１５１】
《実施例６》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるがｓｃ０５の補給判定工程が異なる。
【０１５２】
ｓｃ０５の補給判定工程において、ｓｃ０２によりＲＡＭ中に格納したＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）を読み込み、直流電流Ｉｂの極大時と極小時の直流電圧ＶｂｍａｘとＶｂｍｉｎの電圧差Ｖｓ（＝Ｖｂｍｉｎ−Ｖｂｍａｘ）をＣＰＵにより算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＶｓｈをＣＰＵ内で対比し、Ｖｓ≧Ｖｓｈとなることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｖｓｈ＝２６Ｖとし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１５３】
ここで、前記Ｖｓｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成である。そして、本実施例では、画像比率５％の連続印字を行い、１回目の補給前の印字枚数５０００枚となるときの電圧差Ｖｓの測定と画像評価することにより、適正な直流電圧Ｖｓｈの値を算出した。
【０１５４】
さらに、直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例２と同じとした点が異なる。
【０１５５】
《実施例７》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるがｓｃ０５の補給判定工程が異なる。
【０１５６】
ｓｃ０５の補給判定工程において、Ｉｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大値と極小値の電流差Ｄの値およびＩｂ＝Ｉｂ（Ｖｂ）の極大時と極小時の電圧差Ｖｓの値、Ｈ＝Ｖｓ／Ｄを算出する。次に、予め格納されたＲＯＭ内の所定値ＨｈをＣＰＵ内で対比し、Ｈ≧Ｈｈとなることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、補給タイミングとして適切な所定値Ｈｈ＝１３．０［Ｖ／μＡ］とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１５７】
ここで、前記Ｈｈの算出に用いた現像装置は、本実施例と同じ構成であり、画像比率５％の連続印字を行い、１回目の補給前の印字枚数５０００枚となるときのＨの測定と画像評価することにより、適正なＨｈの値を算出した。
【０１５８】
さらに、直流電圧Ｖｂの設定方法を実施例３と同じとした点が異なる。
【０１５９】
《実施例８》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが、ｓｃ０５の補給判定工程を実施例６と同じとしたことが異なる。
【０１６０】
《実施例９》
本実施例は、基本的には実施例４に準ずるが、ｓｃ０５の補給判定工程を実施例７と同じとしたことが異なる。
【０１６１】
《比較例４》
本比較例は、基本的には実施例５に準ずるが以下の点が異なる。
【０１６２】
ｓｃ０５の補給判定工程において、印字枚数Ｒが所定値Ｒｈになることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、所定値Ｒｈ＝５０００とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１６３】
《比較例５》
本比較例は、基本的には実施例５に準ずるが以下の点が異なる。
【０１６４】
ｓｃ０５の補給判定工程において、初期トナー充填量に対する現像装置トナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになることにより補給を行うことが異なる。具体的には、予め用意した現像装置を用いて、所定値Ｑｈ＝０．４とし、この値をＲＯＭに書き込んだ。
【０１６５】
各実施例及び比較例の評価方法
以下では、実施例４と比較例の差異を調べるための画像評価について述べる。
【０１６６】
Ａ）トナー補給直後のカブリ評価１（画像比率５％）
カブリ評価の判定基準は、前述のａ）耐久後のカブリ評価１と同じとした。
【０１６７】
本カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈで行った。さらに、トナー補給手段が３回目のトナー補給のために作動し、終了直後、ベタ白画像を３枚連続通紙し、最もカブリ量の多い評価画像を評価した。
【０１６８】
印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１６９】
Ｂ）トナー補給直後のカブリ評価２（画像比率１％）
本評価のＡ）トナー補給直後のカブリ評価１に、測定方法、評価基準に準ずるが、印字テストを、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙して行ったことが異なる。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７０】
Ｃ）トナー補給直前の現像装置内トナー量（画像比率１％）
本評価は、トナー補給手段が３回目のトナー補給の動作を行う直前の現像装置内のトナー量を測定し、初期未使用の現像装置内へのトナー充填量に対する現像装置内トナー量の比率Ｑを以下の基準で判定を行った。
大：現像装置内トナー量の比率Ｑが、１．０以上。
中：現像装置内トナー量の比率Ｑが、０．６以上、１．０未満。
小：現像装置内のトナー量が０．６未満。
【０１７１】
ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字後、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７２】
Ｄ）トナー補給後の耐久カブリ評価（画像比率１％）
カブリ評価の判定基準は、前述のａ）耐久後のカブリ評価１と同じとした。
【０１７３】
本カブリ評価は、試験環境２５℃、５０％Ｒｈで行った。さらに、印字テストは、トナー補給手段により３回目のトナー補給が行われた後、連続通紙５０００枚後に行った。また、通紙に用いた記録画像は、画像比率１％の横線を用いた。ここで、画像比率１％の横線として、具体的に、１ドットライン印字、９９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。
【０１７４】
以下に実施例４〜１０、および比較例４，５の評価結果を表２に示す。
【０１７５】
【表２】
【０１７６】
実施例４〜９の有利な効果を比較例４，５を比較して述べる。
【０１７７】
＜Ａ）トナー補給直後のカブリ評価１、トナー補給直後のカブリ評価２およびトナー補給直前の現像装置内トナー量＞
まず、実施例４と比較例４，５を比較することから述べる。
【０１７８】
実施例４および比較例４，５は、画像比率５％の連続印字を基にして、予めトナーを補給するタイミングを設定している。そのため、画像比率５％の連像印字時は、補給直後のカブリ量は少なく良好である。
【０１７９】
比較例４は、印字枚数Ｒが所定枚数Ｒｈとなったとき、トナー補給を行うように設定された例であるが、画像比率１％のトナー消費量の少ない場合においても、補給直後のカブリ量の増加はなく、良好である。しかしながら、トナー補給直前の現像容器内のトナー量が著しく多く、現像容器内にトナーが残りやすい。
【０１８０】
この理由は、トナーの消費量が少ない状態で、印字を続けると、現像容器内のトナーが多く残存している状態で、トナー補給手段によりトナーが補給される。そのため、トナーの劣化は抑制され、補給時のカブリ量の悪化も抑制されるが、現像装置内のトナー量は、非常に多くなる。効率的なトナーの消費の観点から、無駄なトナーが増加するため、好ましくない。また、より多くのトナー補給回数を繰り返し、現像容器としての規定のトナー量を超え、現像容器内の粉圧が著しく増加する。結果、トナー劣化が促進され、トナー量が多いにもかかわらず、カブリ量の増加を引き起こす可能性がある。あるいは、粉圧の上昇した現像容器内のトナーは、現像容器外へ飛散、漏れ、本体汚染を引き起こす可能性がある。
【０１８１】
一方、比較例５は、現像容器内のトナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになったときに、トナー補給を行うように設定された例である。画像比率１％のトナー消費量の少ない場合においても、現像容器内のトナー残量の比Ｑが所定値Ｑｈになってから補給されるため、トナー補給前の現像容器内のトナー量は少ない。しかしながら、トナーが少ない状態で印字し続けるため、現像ローラと感光ドラム、現像ローラと供給ローラ、現像ローラと規制部材間等の摺擦によりストレスを受け、著しくトナーの劣化を生じる。この状態で、トナー補給手段により、新たに新規のトナーを混合するため、カブリ量が著しく増加する。著しく劣化したトナーと新しいトナーの混合時、カブリ量が増加する理由は、概ね以下のように考えられる。
【０１８２】
劣化の進行したトナーは、外添剤の遊離や埋め込み等により、凝集性の増加や帯電付与性の低下を生じる。一方、新しいトナーは、凝集性が低く、帯電付与性も高い。この性質の大きく異なるトナーを混合すると、帯電しやすい新しいトナーはより多くの電荷量を得ようとし、逆に、帯電しにくい劣化したトナーは、より得られる電荷量が少なく、あるいは、逆極性の電荷を有したトナーを生成する。結果、電気的に制御困難な電荷を有したトナーがトナーコート層を占めると、カブリ量の著しい増加を生じる。
【０１８３】
つまり、トナー補給前の現像装置内のトナー量を少ない状態を維持しつつ、補給直後のカブリ量を抑制するためには、トナーの劣化が所定値より進行する前に新しいトナーを供給することが重要であると考えられる。
【０１８４】
実施例４においては、トナー劣化に関係する電流差Ｄの値が所定値Ｄｈ以下となることによりトナー補給手段によりトナーを補給するため、画像比率１％とトナー消費量が少ない場合においても、補給直後にカブリ量の著しい増加を抑制する。
【０１８５】
また、所定値Ｄｈ以下となるまで、補給を行わないため、現像装置内トナー量の増加も抑制できる。
【０１８６】
以上、述べたように、実施例４においては、トナーの劣化を反映した電流差Ｄが所定値Ｄｈ以下となることで、補給を行う。そのため、著しく劣化したトナーと新しいトナーが混合することを著しく抑制するため、トナー補給直後のカブリ量の著しい増加を抑制する。
【０１８７】
加えて、トナー消費が少ない印字状態であっても、トナーの劣化がある程度進行するまで、トナー補給を行わないので、現像容器内のトナー量の著しい増加を抑制する。
【０１８８】
つまり、実施例４においては、トナー消費量にかかわらず、トナー補給前の現像容器内トナー量の増加、および、トナー補給直後のカブリ量の増加を抑制する。
【０１８９】
つぎに、実施例５〜９の有利な効果を述べるために実施例４と比較する。
【０１９０】
実施例５は、実施例４に対して、トナーの劣化を反映する電流差Ｄの値に応じて直流電圧Ｖｂの値を設定した例である。実施例１の効果として述べたように、トナーの劣化に応じて直流電圧Ｖｂの値を設定するため、直流電圧Ｖｂ印加によるトナーへの過剰なストレスを軽減でき、著しいトナーの劣化を抑制する。結果、画像比率１％時のトナー補給時のカブリ量は、実施例４と同等であるが、トナー補給前の現像容器内トナー量は、著しく抑制することができる。
【０１９１】
一方、実施例６，７は、実施例５に比べ、トナーの劣化を検知する精度が高いため、補給タイミングおよび、直流電圧Ｖｂの設定がより適切に行うことができる。結果、補給直前の現像容器内トナー量が少ない状態においても、補給直後のカブリ量の増加を著しく抑制できると考えられる。特に、実施例９は、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、補給直後のカブリ量を著しく抑制することができる。
【０１９２】
また、実施例８、９は、実施例４と同等の効果を得ることが分かった。
【０１９３】
＜Ｄ）トナー補給後の耐久カブリ評価結果＞
つぎに、実施例５〜７の有利な効果を述べるために実施例４と比較する。実施例４に比べ、実施例５〜７は、補給後の耐久後のカブリ量を抑制することができる。
【０１９４】
その理由は、実施例１〜３と同様にトナーの劣化に応じて直流電圧Ｖｂを設定するため、過剰なストレスの軽減とトナー劣化時にカブリ量を抑制するために適切な直流電圧Ｖｂを印加できるためと考えられる。
【０１９５】
加えて、実施例４のトナーの補給を行う場合においては、以下の作用により、トナー劣化を抑制することができると考えられる。まず、トナーの補給直前は、適度に劣化したトナーが現像容器内を占めるため、直流電圧Ｖｂは大きめの値をとる。次に、トナー補給直後においても、規制ブレード近辺には、適度にトナー劣化を生じたトナーが占めるため、直流電圧Ｖｂは大きめである。そして、トナー補給後、印字を続けると、規制ブレード付近には概ね補給されたトナーが占めると考えられる。このとき、トナーの劣化を反映する電流差Ｄは、トナー補給直後より大きい値をとるため、直流電圧Ｖｂの値は、小さくなる。
【０１９６】
つまり、実施例５〜７は、トナー補給後、現像容器内に劣化の少ないトナーが占めたとき、直流バイアスＶｂの値を小さくすることができる。結果、トナーの劣化を著しく抑制できる。
【０１９７】
実施例６、７は、トナー劣化の検知精度が高いため、よりトナー劣化を抑制でき、トナー補給後の耐久カブリの量を著しく抑制する。
【０１９８】
特に、実施例７は、トナーの劣化に対応する、トナーの凝集性をより正確に把握できるため、トナー劣化を抑制し、補給後の耐久カブリの量を著しく抑制する。
【符号の説明】
【０１９９】
１ 被現像体、感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 現像剤担持体、現像ローラ
４ 現像剤量規制手段、トナー規制部材
５ 現像剤供給手段、トナー供給手段、供給ローラ
Ａ 画像形成装置本体
Ｂ プロセスカートリッジ
Ｃ クリーニング装置
Ｆ 現像装置
Ｋ１ 電圧印加手段
Ｋ２ 電圧制御手段
Ｉ 電流検知手段
Ｊ 演算処理手段
Ｔ 現像容器、トナー容器
Ｇ 現像剤補給手段、トナー補給手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知可能な電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された直流電流が極小値であるときの直流電圧値をＶｂｍｉｎとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値がＶｂである時に、前記電流検知手段が検知した直流電流の値をＩｂ（Ｖｂ）として、その直流電流の値の変動幅をΔＩｂ（Ｖｂ）とした場合、
｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜≦１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された、前記複数の直流電流の極小値と極大値の差分をＤとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｄに基づいてＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
Ｄが小さいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって前記複数の直流電流の極小値及び極大値が検知され、前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｖｓに基づいてＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
Ｖｓが大きいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段が前記複数の直流電流を検知し、前記複数の直流電流の極小値と極大値との差分をＤとして、
前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記Ｖｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
Ｈが大きいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の現像剤の状態に関連する情報を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとした場合に、
Ｄに基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記複数の直流電流が極大値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記複数の直流電流が極小値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓに基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとして、
前記極大値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記極小値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記情報は、前記現像剤の劣化に関して警告する警告情報であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体へ供給するための現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部へ補給するための現像剤を収納する現像剤補給部と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤補給部から前記現像剤収納部への現像剤の補給を制御する補給制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとした場合に、
Ｄに基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記複数の直流電流が極大値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記複数の直流電流が極小値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓに基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとして、
前記極大値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記極小値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知可能な電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された直流電流が極小値であるときの直流電圧値をＶｂｍｉｎとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｂｍｉｎ｜＋２０Ｖ
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値がＶｂである時に、前記電流検知手段が検知した直流電流の値をＩｂ（Ｖｂ）として、その直流電流の値の変動幅をΔＩｂ（Ｖｂ）とした場合、
｜ΔＩｂ（Ｖｂ）｜≦１０×｜ΔＩｂ（Ｖｂｍｉｎ）｜
を満たすようにＶｂを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって検知された、前記複数の直流電流の極小値と極大値の差分をＤとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｄに基づいてＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
Ｄが小さいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段によって前記複数の直流電流の極小値及び極大値が検知され、前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｖｓに基づいてＶｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
Ｖｓが大きいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
を有しており、
前記潜像を現像する前であって前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に、前記電流検知手段が前記複数の直流電流を検知し、前記複数の直流電流の極小値と極大値との差分をＤとして、
前記極小値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、前記極大値である時に前記電圧印加手段が印加した直流電圧値と、の差分をＶｓとして、
前記潜像を現像する時に前記電圧印加手段が印加する直流電圧値をＶｂとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記Ｖｂを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
Ｈが大きいほど｜Ｖｂ｜を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の現像剤の状態に関連する情報を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとした場合に、
Ｄに基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記複数の直流電流が極大値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記複数の直流電流が極小値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓに基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとして、
前記極大値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記極小値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて前記情報を報知することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記情報は、前記現像剤の劣化に関して警告する警告情報であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体へ供給するための現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部へ補給するための現像剤を収納する現像剤補給部と、
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に、値が異なる複数の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記複数の直流電圧を印加した時に前記現像剤規制部材に流れる、値が異なる複数の直流電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段に検知された前記複数の直流電流に基づいて、前記現像剤補給部から前記現像剤収納部への現像剤の補給を制御する補給制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとした場合に、
Ｄに基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記複数の直流電流が極大値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記複数の直流電流が極小値である時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓに基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記複数の直流電流の極大値と極小値の差分をＤとして、
前記極大値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、前記極小値の時に前記電流検知手段が検知した直流電圧値と、の差分をＶｓとした場合に、
Ｖｓ／Ｄ（＝Ｈ）に基づいて現像剤の補給を制御することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−６５０５６（Ｐ２０１３−６５０５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−３８９８（Ｐ２０１３−３８９８）
【出願日】平成２５年１月１１日（２０１３．１．１１）
【分割の表示】特願２００８−２２８３２２（Ｐ２００８−２２８３２２）の分割
【原出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【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２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１１日（２０１３．１．１１）
【分割の表示】特願２００８−２２８３２２（Ｐ２００８−２２８３２２）の分割
【原出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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