JPH06130768A

JPH06130768A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06130768A
Application number: JP4301890A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】環境の変化に対してレスポンスが早く、安定
した高品位の画像を常時出力することができる画像形成
装置を提供する。【構成】像露光直後の位置と、現像直後の位置と、前
露光ランプ４による露光照射直後の位置に、それぞれ第
１、第２、第３の表面電位センサ９、９１、９２を設置
し、潜像形成直後の感光体ドラム１上の表面電位Ｖｉ、
トナー現像直後の感光体ドラム１上の表面電位Ｖｘ、並
びにトナー像を保持した感光体ドラム１を前露光ランプ
４により十分に露光照射した直後のトナー層上の表面電
位Ｖｔをそれぞれ測定し、トナー現像することによりト
ナーの電荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露
光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔの測定値から、感
光体ドラム１上に現像されたトナーの単位面積当たりの
現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｍ
の計算を行ない、予測を行なって現像コントラスト、転
写条件等を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式、静電記録
方式などの複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、フルカラー化、システム化にとも
なって複写機、プリンタ等のディジタル化が進んでい
る。例えば、レーザ光を走査し、このレーザ光のオン、
オフにより像担持体としての感光体ドラム上に静電潜像
を形成して所望の画像を形成する電子写真方式のレーザ
ビームプリンタ等の画像形成装置が広く知られるように
なってきている。その代表的な用途は文字、図形等の二
値記録である。その点、文字、図形等の記録は中間調を
必要としないので、プリンタ等の構造も簡単にすること
ができる。

【０００３】ところで、このような二値記録方式であっ
ても中間調の形成が行なえるプリンタがある。かかるプ
リンタとしては、ディザ法、濃度パターン法等を採用し
たものがよく知られている。しかし、周知のように、デ
ィザ法、濃度パターン法を採用したプリンタでは、高解
像度が得られない。そこで、近年、高記録密度を低下さ
せずに最小記録単位において中間調を形成する多値記録
方法が提案されている。これはレーザビームを画像信号
でパルス幅変調（ＰＷＭ）することにより、中間調の形
成を行なうもので、この方式によれば、高解像度かつ高
階調性の画像を形成することができる。

【０００４】ここで、従来の電子写真方式の複写機の一
例について図４を参照して簡単に説明する。

【０００５】まず、原稿台１０上に原稿Ｇをその複写す
べき面を下側にしてセットする。次に、コピーボタンを
押すことにより複写が開始される。原稿照射用ランプ、
短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニット１
１となって原稿Ｇを照射しながら走査することにより、
その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアレイに
よって結像されてＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセ
ンサは受光部、転送部、出力部より構成されている。Ｃ
ＣＤ受光部において光信号が電気信号に変換され、転送
部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、
出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低
インピーダンス化して出力する。このようにして得られ
たアナログ信号を周知の画像処理を行なってディジタル
信号に変換してプリンタ部に送る。

【０００６】図８は、上述の複写機においてレーザ光を
走査するレーザ走査部１００の概略構成を示すものであ
る。このレーザ走査部１００によりレーザ光を走査する
場合には、まず、入力された画像信号に基づき発光信号
発生器１０１により固体レーザ素子１０２を所定のタイ
ミングで明滅させる。そして、固体レーザ素子１０２か
ら放射されたレーザ光をコリメータレンズ系１０３によ
りほぼ平行な光束に変換し、さらに、矢印ｂ方向に回転
する回転多面鏡１０４により矢印ｃ方向に走査するとと
もにｆθレンズ群１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃにより
感光体ドラム等の被走査面１０６にスポット状に結像す
る。このようなレーザ光の走査により、被走査面１０６
には画像１走査分の露光分布が形成され、さらに、各走
査毎に被走査面１０６を上記走査方向とは垂直な方向に
所定量だけスクロールさせれば、該被走査面１０６上に
画像信号に応じた露光分布が得られる。

【０００７】プリンタ部においては、上記した画像信号
を受信し、上記のレーザ走査部１００を用いて感光体ド
ラム上に静電潜像を形成する。

【０００８】静電潜像の形成方法及び現像方法には、画
像部を像露光（イメージ露光）して反転現像を行なう方
法と、非画像部を像露光（バックグランド露光）して正
規現像を行なう方法とがあるが、上述のようなディジタ
ル信号で静電潜像を形成する場合には、前者のイメージ
露光＋反転現像を用いる場合が一般的なため、この方法
について説明する。

【０００９】図４において、例えば、感光体ドラム１は
中心支軸を中心にして所定の周速度で回転駆動され、そ
の回転過程において帯電器３により負極性の一様な帯電
処理を受けて帯電電位が−６００Ｖとなる。その後、一
様帯電面に、画像信号に対応してオン、オフ発光する固
体レーザ素子１０３からの光を高速で回転する回転多面
鏡１０４によって走査することにより、感光体ドラム１
の表面には原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成さ
れていく。この像露光によって、例えば画像信号におい
て最大濃度に当たる潜像を形成した後の感光体ドラム１
表面の電位が−１００Ｖになったとする。なお、図中の
９は表面電位センサを示す。

【００１０】次に、このようにして形成された静電潜像
を、負極性に帯電した現像剤（トナー）を収納した現像
装置２によって現像する。この現像装置２の現像剤担持
体としての現像スリーブ２１には上記トナーが保持され
ており、この現像スリーブ２１に、潜像部に対して相対
的に低い直流電圧Ｖ_DC＝−４５０Ｖに、次のかっこ内の
条件の交流電圧を重畳させたバイアス電圧（Ｖｆ＝２０
００Ｈｚ、Ｖ_PP＝２０００ＫＶ）を印加することによ
り、上記負に帯電したトナーは潜像部に付着し、静電潜
像が現像されることになる。

【００１１】この現像によって感光体ドラム１上に形成
されたトナー像（可視画像）は転写帯電器７によって記
録材上に静電的に転写される。その後、記録材は分離帯
電器８によって静電分離されて定着器６へと搬送され、
熱定着されてプリント画像が出力される。一方、トナー
像転写後の感光体ドラム１の表面は、クリーナ５によっ
て転写残りトナー等の付着汚染物が除去され、次いで前
露光ランプ（除電ランプ）４によって露光されて除電、
初期化され、次の画像形成に備える。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような画像形成装置によってプリント画像を出力
したところ、例えば湿度が高い日と低い日、或は気温の
低い日と高い日などにおいて画像の濃度が変化したり、
転写効率の低下によるボソツキ等が発生してしまう問題
があった。このような温湿度の変化に対応する制御方法
としては、温湿度センサによって機内温度及び湿度を測
定することによりトナーの単位重量当たりの電荷量Ｑ／
Ｍを予測し、現像コントラストや転写条件を制御する方
法が知られている。

【００１３】しかしながら、このような方法によると、
例えば高湿状態から低湿状態に急に湿度が変化した場合
（例えばクーラー等を動作させた後など）などにおいて
は、環境センサはすぐに低湿状態と検知するが、トナー
の吸湿状態は急には変わらないため、実際のＱ／Ｍ絶対
値は予想値よりも低い値となっている。このように、温
湿度センサによって制御する従来の方法では環境の変化
に対するレスポンスが悪く、安定した高品位の画像を常
時出力することは困難である。

【００１４】従って、本発明の目的は、環境の変化に対
してレスポンスが早く、安定した高品位の画像を常時出
力することができる画像形成装置を提供することであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体と、該像担持体に一様帯電を施こす帯電手
段と、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を有する
現像手段とを具備し、前記像担持体に画像情報に基づく
像露光を行なって潜像を形成し、該潜像を前記現像剤担
持体と前記像担持体との間にバイアス電圧を印加するこ
とにより現像して可視画像を形成する画像形成装置にお
いて、前記像担持体上に潜像を形成した直後の前記像担
持体の表面電位Ｖｉを測定する第１の表面電位検知手段
と、前記像担持体上の潜像を現像剤にて現像した直後の
前記像担持体の表面電位Ｖｘを測定する第２の表面電位
検知手段と、前記現像された現像剤を保持した前記像担
持体に対して現像剤を透過するのに十分な露光照射を行
なった直後の前記像担持体の現像剤層上の表面電位Ｖｔ
を測定する第３の表面電位検知手段とを備え、前記像担
持体上の潜像を現像することにより現像剤の電荷によっ
て変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び前記露光照射後の前
記像担持体の現像剤層上の表面電位Ｖｔの測定値から各
種の設定条件を制御することを特徴とする画像形成装置
である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、感光体ドラム上に形成された
静電潜像をトナーで現像した際に、トナーの電荷によっ
て変動する感光体ドラム上の電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及びこ
の現像トナーを保持した状態での感光体ドラムへの前露
光ランプによる露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔ
をそれぞれ表面電位センサによって測定し、その測定値
に応じて各種設定条件を制御することにより、環境の変
化に対してレスポンスの早い、安定した高品位の画像を
常時出力することができる画像形成装置を提供すること
ができる。

【００１７】ここで、上記のように現像トナーの電荷に
よって変動する感光体ドラム表面上の電位分Ｖｘ−Ｖ
ｉ、及び前露光ランプによる露光照射後のトナー層上の
表面電位Ｖｔを表面電位センサにてそれぞれ測定するこ
とによって、感光体ドラム上に現像されたトナーの単位
面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を計算により求め、
さらに、トナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ及び単
位重量当たりのトナー電荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、予
測する方法について説明する。なお、トナーの電荷密度
（トナーの単位面積当たりの電荷量）をσｔ、感光体ド
ラム上の表面電荷密度をσｋ、像露光部の潜像電位をＶ
ｉ、現像後の表面電位をＶｘ、露光照射後のトナー層上
の表面電位をＶｔ、トナーの誘電率をεｔε０、感光体
の誘電率をεｋε０、トナー層の厚みをｄｔ、感光体の
膜厚をｄｋ、静電容量をＣ、感光体ドラムの表面積をＳ
として説明する。

【００１８】静電容量Ｃは次の式（１）、（２）で表わ
せる。

【００１９】Ｃ＝εｋε０×Ｓ／ｄ・・・（１）Ｃ＝Ｑ／Ｓ＝σ×Ｓ／Ｖ・・・（２）上記式（１）及び（２）より、トナーを現像する前の感
光体ドラム上の表面電位Ｖｉ（潜像電位）は次の式
（３）で表わすことができる。

【００２０】Ｖｉ＝σｋ×ｄｋ／（εｋε０）・・・（３）この上にトナーが現像された場合の現像直後の表面電位
Ｖｘは（トナー層の厚みｄｔの中心位置に均一に電荷が
あるものとして近似した。この近似による値は、一般的
な有限要素法を用いた電磁場計算ソフトにおいて、トナ
ー層全体に一様に帯電しているとした場合の値とほぼ一
致したことから、妥当性のある近似といえる。）、トナ
ー層と接地された感光体ドラムの基板との間に感光体層
が存在するため、次の式（４）及び（５）に示すように
なる。

【００２１】Ｖｘ＝σｔ｛ｄｔ／２／（εｔε０）＋ｄｋ／（εｔε０）｝＋σｋ×ｄｋ／（εｋε０）・・・（４）よって上記式（３）を代入すると、Ｖｘ＝σｔ｛ｄｔ／２／（εｔε０）＋ｄｋ／（εｔε
０）｝＋Ｖｉ・・・（５）従って、潜像電位に対するトナーの電荷量による電位変
動分Ｖｘ−Ｖｉは次の式（６）に示すようになる。

【００２２】Ｖｘ−Ｖｉ＝σｔ｛ｄｔ／２／（εｔε０）＋ｄｋ／（εｔε０）｝・・・（６）図１０及び図１１はアルミニウムのドラム及び感光体ド
ラムにトナーを現像によって付着させ、その後にトナー
層を透過するように前露光ランプにより十分に露光を与
えた場合の、単位面積当たりのトナー現像量に対するト
ナー層表面の電位Ｖｔ及びトナーの平均Ｑ／Ｍを示すも
のである。図１０を見れば分るように、同等のＭ／Ｓ、
Ｑ／Ｍの場合においてはアルミニウムドラム上でも感光
体ドラム上でもＶｔはほぼ同値となっている。つまり、
この結果は以下のことを示している。

【００２３】 σｔ×ｄｔ／２／（εｔε０）＝σｔ｛ｄｔ／２／（εｔε０）＋ｄｋ／（εｔε０）｝＋σｋ×ｄｋ／（εｋε０）・・・（７）上記式（７）を展開すると、 σｋ＝−σｔ・・・（８）となる。つまり、感光体ドラム上にトナーがある状態で
露光を与えると、図９に示すように、トナーの電荷量と
同量の逆電荷が感光体ドラム表面近傍に誘起されるので
ある。（光が当たった状態においては感光体ドラムの光
導電層中の電界を弱め、感光体ドラム表面を０Ｖにする
ように電荷が流れるためである。）以上のように露光照
射後のトナー表面電位Ｖｔはアルミニウムドラム上にト
ナーが載った場合と同等であるといえるため、次の式
（９）で表わせる。

【００２４】Ｖｔ＝σｔ×ｄｔ／（εｔε０）・・・（９）上記式（９）と上記式（６）から次の式（１０）が求め
られる。

【００２５】 σｔ＝｛（Ｖｘ−Ｖｉ）−Ｖｔ｝×（εｋε０）／ｄｋ・・・（１０）この式（１０）中のＶｘ−Ｖｉ及びＶｔは実測され、ま
た、εｋε０及びｄｋについては使用した感光体の数値
を入れてやることにより、トナーの単位面積当たりの電
荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を求めることができる。

【００２６】それ故、本発明において重要なのは、Ｖｘ
−Ｖｉ及びＶｔの両方を測定することである。例えば、
Ｖｘ−Ｖｉ若しくはＶｔのどちらかのみを測定した場合
においては、上記式（６）若しくは式（９）のどちらか
のみからσｔを求めなければならなくなるため、ｄｔと
εｔの値が必要となる。このうち、ｄｔは現像トナー量
が変わると変わってしまうものであり、このｄｔが式中
にある限り、精度のよい値を求めることはできない。つ
まり、この電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を求める際に大きな誤
差が発生するため、このσｔ（Ｑ／Ｓ）からＭ／ＳやＱ
／Ｍを予想することは意味の無いものとなってしまう。

【００２７】これに対し、Ｖｘ−Ｖｉ及びＶｔの両方を
測定するようにすれば、上記式（１０）のように式中に
求めにくいｄｔやεｔの値がなく、数値が求め易く変動
量が少ないεｋε０及びｄｋのみを式（１０）に入れて
やればよいことになる。従って、トナーの単位面積当た
りの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を高い精度で求めることがで
きる。

【００２８】また、このようにして求めたσｔと実測値
Ｖｔからトナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位
重量当たりのトナー電荷量Ｑ／Ｍを予測することができ
る。即ち、上記式（９）のＶｔ＝σｔ×ｄｔ／（εｔε
０）からＶｔ／σｔ＝ｄｔ／（εｔε０）・・・（１１）という式が得られる。ここで、ｄｔ／（εｔε０）とい
う値は、ある一定以上のＭ／Ｓの場合（Ｍ／Ｓが約５ｇ
／ｍ² 以上の場合）においては、Ｍ／Ｓに比例してい
る。（トナー層１層以下の場合には成り立たない。）Ｍ／Ｓ＝α×Ｖｔ／σｔ＋β ・・・（１２）上記式（１２）のα、βを実験によって求めることによ
って、Ｍ／Ｓを予測することができる。また、このよう
にして求めたσｔ（Ｑ／Ｓ）、Ｍ／Ｓから、単位重量当
たりのトナー電荷量Ｑ／Ｍも予測できる。即ち、Ｑ／Ｍ＝σｔ／（Ｍ／Ｓ）・・・（１３）以上のような方法によって、トナーの電荷によって変動
する電位分Ｖｘ−Ｖｉ及び露光照射後のトナー層上の表
面電位Ｖｔを表面電位センサによってそれぞれ測定する
ことによって、感光体ドラム上に現像されたトナーの単
位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を計算により求
め、さらに、トナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、
単位重量当たりのトナー電荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、
予測することができる。よって、本発明によれば、環境
の変化に対してレスポンスが早くなり、安定した高品位
の画像を常時出力することができるようになる。

【００２９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。

【００３０】図１は本発明を電子写真方式の複写機に適
用した第１の実施例の全体構成を示す概略図である。こ
の複写機は、前述した図４に示す従来の複写機と同様の
構成を有するので、対応する部品、部材等には同一符号
を付して必要のない限りその説明を省略する。勿論、本
発明は電子写真方式の種々の構成のプリンタ、複写機等
の画像形成装置、或は電子写真方式以外の種々の構成の
プリンタ、複写機等の画像形成装置にも適用できるもの
である。

【００３１】本実施例の複写機もドラム形状の導電性基
板上に光導電層を被着した感光体ドラム１を有し、この
感光体ドラム１は図示矢印方向に定常回転し、その回転
方向に沿って、感光体ドラム１に一様帯電を行なう帯電
器３、露光後の潜像の現像を行なう現像剤（トナー）を
収納する現像装置２、現像後のトナー像を記録材（紙）
へ転写する転写帯電器７、感光体ドラム１上の残留トナ
ー等の付着汚染物を除去するクリーナ５１、感光体ドラ
ム１表面を十分に露光して除電、初期化する前露光ラン
プ（除電ランプ）４がそれぞれ配設されている。

【００３２】本実施例においては、上記従来例と同様の
像露光の直後の位置に第１の表面電位センサ９を設置す
ることに加えて、現像直後の位置と前露光ランプ４によ
る露光照射直後の位置にそれぞれ第２及び第３の表面電
位センサ９１及び９２を設置し、レーザ走査部１００を
用いて感光体ドラム１上に静電潜像を形成した直後の感
光体ドラム１上の表面電位を測定することは勿論、現像
装置２によるトナー現像直後の感光体ドラム１上の電位
を測定するとともに、トナー像を保持した感光体ドラム
１をそのまま回転させて（転写帯電器７、分離帯電器
８、及びクリーナ５１を作動させない状態で）前露光ラ
ンプ４により十分に露光照射した直後の感光体ドラム１
上の表面電位をも測定するものである。

【００３３】感光体ドラム１としては、εｋ＝３．０、
ｄｋ＝２２μｍの有機感光体ドラム（ＯＰＣ感光体ドラ
ム）を用いた。また、本実施例における静電潜像及び現
像工程では、上記従来例と同様に、帯電器３による帯電
電位を−６００Ｖ、潜像電位Ｖｉを−１００Ｖとして静
電潜像を形成し、潜像部に対して相対的に低い直流電圧
Ｖ_DC＝−４５０Ｖに、次のかっこ内の条件の交流電圧を
重畳させたバイアス電圧（Ｖｆ＝２０００Ｈｚ、Ｖ_PP＝
２０００ＫＶ）を現像スリーブ２１に印加することによ
り、現像コントラスト電位（Ｖcont＝｜Ｖ_DC−Ｖｉ｜）
を３５０Ｖとして現像工程を行なった。

【００３４】ここで、本実施例において用いた現像装置
２は、例えば図５に示すような構成を有する。即ち、現
像装置２の現像容器２１２内にはトナーとキャリアを混
合した二成分現像剤２１３が収納されており、この二成
分現像剤２１３は、現像剤担持体としての回転可能の現
像スリーブ２１内に固定配置されたマグネットローラ２
１１の磁力によって開口部方向に搬送される。開口部に
おいて磁気力によって規制された二成分現像剤２１３が
感光体ドラム１と現像スリーブ２１間に形成される現像
領域に搬送される。現像領域においては、上述した直流
バイアスに交流バイアスを重畳させた現像バイアスを現
像スリーブ２１に印加することによって、トナー２１４
のみを感光体ドラム１上の潜像部に付着させ、キャリア
は現像容器２１２内に回収する。

【００３５】本実施例において使用したトナーは平均粒
径８μｍのポリエステル系トナーであり、現像剤として
は該トナーを平均粒径５０μｍのフェライト系のキャリ
アに混合したものを用いた（トナーの帯電極性はマイナ
ス）。また、使用状態を変えた場合について調べるため
に、以下のように環境条件、Ｔ／Ｃ比（トナーとキャリ
アの混合比）、現像剤のＭ／Ｓ（洩らし量）を変えた場
合について現像工程を行なった。

【００３６】環境条件：常温常湿（２０℃、６０％）、
常温低湿（２０℃、１５％）、高温高湿（３０℃、８５
％）Ｔ／Ｃ比：３％、５％、８％現像剤洩らし量：３０ｍｇ／ｃｍ² 、４５ｍｇ／ｃｍ
² 、６０ｍｇ／ｃｍ² 本実施例においては、本発明の計算値と実際の計測値を
比較するために、上記のようなそれぞれの現像剤を用い
た場合について、感光体ドラム１上に現像したトナーの
Ｑ／Ｓ、Ｍ／Ｓ、Ｑ／Ｍを測定した。次に、この測定方
法について説明する。

【００３７】図１２は本実施例で使用した測定装置の概
略構成を示す。この測定装置は、一端に開口部３０１が
形成され、他端にメッシュ３０２が取り付けられた導電
性材質よりなる容器３０３を外部ハウジング３０４内に
配置した構成を有し、この容器３０３内にフィルタ３０
５を取り付け、その開口部３０１から外部ハウジングの
吸引口３０６に配設された吸引機３０７によって感光体
ドラム１上のトナーを吸引し、フィルタ３０５内にトナ
ーを保持する。このときコンデンサ３０８に蓄積された
充電電圧Ｖを電位計３０９にて測定することにより、ト
ナーの電荷量Ｑを求める。なお、外部ハウジング３０４
の吸引口３０６にはメッシュ３１０が取り付けられてい
る。

【００３８】実際の測定手順は次の通りである。まず最
初に、フィルタ３０５の重量Ｇ１（ｇ）を測定する。次
に、フィルタ３０５を測定装置の容器３０３内に取り付
け、上述のように吸引機３０７によって、図１３に示す
ように、感光体ドラム１上に現像されたトナー２１４の
一部２１４ａを吸引する。この吸引機３０７によるトナ
ー吸引の際の吸引圧は２５０（ｍｍＡｑ）とした。この
ときに吸引したトナー２１４ａの吸引面積Ｓ（ｍ² ）、
この吸引によって上昇したコンデンサ３０８の充電電圧
Ｖ（Ｖ）、吸引後のトナーを保持したフィルタ３０５の
重量Ｇ２（ｇ）をそれぞれ測定する。以上の測定値か
ら、σｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ
² ）、Ｑ／Ｍ（ｃ／ｇ）は以下のようにして求めること
ができる。ただし、コンデンサ３０８の静電容量をＣ
（Ｆ）とする。

【００３９】σｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）＝Ｃ×Ｖ／ＳＭ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）＝（Ｇ２−Ｇ１）／ＳＱ／Ｍ（ｃ／ｇ）＝Ｃ×Ｖ／（Ｇ２−Ｇ１）上述した現像剤を使用し、上記のような方法で計測した
場合の結果と以下に述べる本発明の計算値の結果を次の
表１に示す。

【００４０】

【表 1】

【００４１】上記表１における計算値の算出方法は、ま
ず、前記の式（１０）に実測値であるＶｘ−Ｖｉ（Ｖ）
及びＶｔ（Ｖ）を代入し、εｋε０、ｄｋについては本
実施例において用いた感光体ドラム１の数値（εｋε０
＝３×８．８０×１０^-12 、ｄｋ＝２２×１０^-6ｍｍ）
を代入してやることにより、トナーの単位面積当たりの
電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）を求めた。

【００４２】また、本実施例で使用したトナーにおいて
は、前露光ランプ４による露光照射後のトナー層上の表
面電位Ｖｔ（Ｖ）をトナーの単位面積当たりの電荷量σ
ｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）で割った値Ｖｔ／σｔ（Ｖ・
ｍ² ／ｃ）と、トナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ
（ｇ／ｍ² ）との関係は実際の計測値から図１４に示す
ようになっている。この図１４の実際の計測値から最小
二乗法によって前記の式（１２）のα及びβを求める
と、 α＝１．７５×１０^-3 β＝３．２５となる。よって、Ｍ／Ｓ＝１．７５×１０^-3×Ｖｔ／σｔ＋３．２５・・・（１４）この式（１４）より、トナーの単位面積当たりの現像量
Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）を予測することができる。また、こ
のようにして予測したＭ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）と上述のよう
にして求めたσｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）を用いて、前
記の式（１３）から単位重量当たりのトナー電荷量Ｑ／
Ｍ（ｃ／ｇ）も予測することができる。

【００４３】以上のようにして予測したトナーの単位面
積当たりの現像量Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ²）及び単位重量当た
りのトナー電荷量Ｑ／Ｍ（ｃ／ｇ）は、実際の計測値と
良好な精度での一致が見られた。

【００４４】このように、本実施例においては、感光体
ドラム１上にトナーを現像することによってトナーの電
荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び前露光ラン
プ４による露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔをそ
れぞれ表面電位センサ９１及び９２にて測定することに
よって、感光体ドラム１上に現像されたトナーの単位面
積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電
荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、それらの予測を行なった。

【００４５】次に、以上のような方法によって現像条件
が変動した場合のＭ／Ｓ、Ｑ／Ｍを予測して各種設定条
件の制御を行なう、図１に示す本実施例の電子写真方式
の複写機の動作について簡単に説明する。なお、原稿情
報の読み取り方法及び固体（半導体）レーザの走査方法
については前述した従来例と同様であるのでここではそ
の説明を省略する。

【００４６】本実施例の複写機は電源を投入した直後、
或はスタンバイ状態（複写可能状態）になった場合や、
前測定から一定時間経過した後などにおいて、上述のよ
うに、感光体ドラム１上にトナーを現像することによっ
てトナーの電荷により変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び
露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔを第２及び第３
の表面電位センサ９１及び９２によって測定する。測定
のための動作は例えば次のようにして行なわれる。

【００４７】まず最初に、第１の表面電位センサ９によ
って像露光後の感光体ドラム１の表面電位を測定するこ
とにより、周知の電位制御を行なって例えばＶcont＝３
５０Ｖになるように、帯電器３のバイアス設定値やレー
ザ出力値等を設定する。次に、感光体ドラム１は前露光
ランプ４によって露光されて均一に除電される。その
後、帯電器３によって感光体ドラム１上を例えば−６０
０Ｖに均一に帯電する。次に、この一様に帯電された感
光体ドラム１上の電位（−６００Ｖ）を、レーザ光を走
査することによって−１００Ｖ（＝Ｖｉ）に減衰させ
る。この潜像部に対して相対的に低い直流電圧Ｖ_DC＝−
４５０Ｖに、次のかっこ内の条件の交流電圧を重畳させ
たバイアス電圧（Ｖｆ＝２０００Ｈｚ、Ｖ_PP＝２０００
ＫＶ）を現像装置２内の現像スリーブ２１に印加するこ
とにより、感光体ドラム１上にトナーを現像する。その
直後に、感光体ドラム１に対して非接触に設置された第
２の表面電位センサ９１によって現像直後の感光体ドラ
ム１上の電位Ｖｘを測定する。このＶｘから潜像電位Ｖ
ｉを引いた値Ｖｘ−Ｖｉをメモリ（図示せず）に記録す
る。この後、感光体ドラム１は、その感光体表面にトナ
ーを載置した状態で回転駆動され、転写バイアス、分離
バイアスがそれぞれオフの状態の転写帯電器７、分離帯
電器８を通過し、さらに、感光体ドラム１と非接触とな
るように後退位置にあるクリーナ５１を通過して前露光
ランプ４に達し、この前露光ランプ４によってトナー層
を透過することのできる十分な光を照射された後、前露
光ランプ４と帯電器３との間に設置された第３の表面電
位センサ９２によって露光照射後の感光体ドラム１上の
電位Ｖｔを測定し、メモリに記録する。このようにして
トナーの電荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び
露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔを第２及び第３
の表面電位センサ９１及び９２によって測定した後、感
光体ドラム１をさらに回転させて今度は感光体ドラム１
に接触した作動位置にあるクリーナ５１によって感光体
ドラム１上のトナーをクリーニングし、トナーを回収す
る。

【００４８】このようにして測定したＶｘ−Ｖｉ及びＶ
ｔを用いて感光体ドラム１上に現像されたトナーの単位
面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を計算により求め、
さらに、トナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位
重量当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、そ
れらを予測する。

【００４９】次に、このＭ／Ｓ及びＱ／Ｍの値を用いて
行なう制御例について説明する。

【００５０】例えば、トナーのＱ／Ｍが変化すると、同
じ現像コントラストにおける現像量Ｍ／Ｓが変化する。
そこで、様々な使用条件において出力画像の濃度を一定
にするためには、それぞれの状態における現像コントラ
ストを適性値に設定してやらなければならない。そのた
めの方法としては、例えば上記のＶｘ−Ｖｉ及びＶｔを
測定する際に、感光体ドラム１の回転方向について１周
分よりも少ない領域で、現像コントラストが３パターン
変わるように（２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖ）レーザ
の出力値を固体レーザ素子１０２を流れる電流値を制御
することにより変化させて潜像を形成する。上記のそれ
ぞれの現像コントラストにおける現像量Ｍ／Ｓの予想値
から現像コントラストとＭ／Ｓの関係を求め、補間して
最大現像コントラストにおけるＭ／Ｓが９．０（ｇ／ｍ
² ）になるように、現像コントラスト電位Ｖcontを設定
する。

【００５１】また、他の例としては、トナーのＱ／Ｍが
変化すると、転写工程を行なう際の転写電流Ｉ（転写の
際に感光体ドラム１に流れ込む電流量）の適性値が変わ
ってくる。この適性値は、Ｑ／ＭとＭ／Ｓによって決ま
ることが分っている。Ｍ／Ｓについては、例えば前記の
ような方法によって制御されているとすると、転写工程
を行なう際の転写電流ＩはＱ／Ｍに依存するといえる。
Ｑ／Ｍと適性転写電流値の関係は図１５に示すようにな
っている。本発明によれば、実際に転写するトナーのＱ
／Ｍの値を良い精度で予想することができるようになる
ため、転写効率の最適化の制御を正確に行なうことがで
きるようになる。

【００５２】以上は現像コントラスト及び転写条件を制
御する２つの例について説明したが、本実施例のように
感光体ドラム１上にトナーを現像することによってトナ
ーの電荷により変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照
射後のトナー層上の表面電位Ｖｔを表面電位センサ９１
及び９２によって測定することによって、感光体ドラム
１上に現像されたトナーの単位面積当たりの電荷量σｔ
（Ｑ／Ｓ）を計算により求め、さらに、トナーの単位面
積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電
荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、それらを予測することがで
きると、他の各種設定条件の制御も正確に行なうことが
できるようになり、画像の安定性は大幅に向上する。

【００５３】上記第１の実施例ではディジタル方式の電
子写真方式の複写機に本発明を適用し、画像部を像露光
（イメージ露光）して反転現像を行なう方法により潜像
及び現像工程を行なった場合について説明したが、本発
明はアナログ方式の画像形成装置にも適用できるもので
ある。

【００５４】図２は本発明をアナログ方式の電子写真方
式の複写機に適用した第２の実施例を示す概略図であ
り、非画像部を像露光（バックグランド露光）して正規
現像を行なう方法により潜像及び現像工程を行なうもの
である。この第２の実施例においても、使用した現像剤
は、上記第１の実施例と同様に、平均粒径８μｍのポリ
エステル系トナーを平均粒径５０μｍのフェライト系の
キャリアに混合したものを用いた（トナーの帯電極性は
マイナス）。また、使用状態を変えた場合についても上
記第１の実施例と同様に、環境条件、Ｔ／Ｃ比（トナー
とキャリアの混合比）、現像剤のＭ／Ｓ（洩らし量）を
以下のように変えた場合について現像工程を行なった。

【００５５】環境条件：常温常湿（２０℃、６０％）、
常温低湿（２０℃、１５％）、高温高湿（３０℃、８５
％）Ｔ／Ｃ比：３％、５％、８％現像剤洩らし量：３０ｍｇ／ｃｍ² 、４５ｍｇ／ｃｍ
² 、６０ｍｇ／ｃｍ² 次に、図２に示す本発明の第２の実施例のアナログ方式
の電子写真方式の複写機について簡単に説明する。本実
施例の複写機もドラム形状の導電性基板上に光導電層を
被着した感光体ドラム１を有し、この感光体ドラム１は
図示矢印方向に定常回転し、その回転方向に沿って、感
光体ドラム１に一様帯電を行なう帯電器３１、露光後の
潜像の現像を行なう現像剤（トナー）を収納する現像装
置２２、現像後のトナー像を記録材（紙）へ転写する転
写帯電器７１、感光体ドラム１から記録材を分離する分
離帯電器８１、感光体ドラム１上の残留トナー等の汚染
物を除去するクリーナ５２、感光体ドラム１表面を十分
に露光して除電、初期化する前露光ランプ（除電ラン
プ）４１がそれぞれ配設されている。

【００５６】図２に示すアナログ方式の複写機における
画像形成工程は以下のようにして行なわれる。まず、固
定原稿台１２上に原稿Ｇをその複写すべき面を下側にし
てセットする。次に、コピーボタンを押すことにより複
写が開始される。原稿照射用ランプ１３及び移動ミラー
１４が原稿Ｇを照射しながら走査することにより、その
照明走査光の原稿面反射光が移動ミラー１４、光学系１
６、固定ミラー１５を経て感光体ドラム１上において結
像され、像露光が行なわれる。上記反射光は原稿の白地
部ほど強く、高濃度部においては弱くなる。

【００５７】感光体ドラム１は中心支軸を中心にして所
定の周速度で回転駆動され、その回転過程において帯電
器３１により例えば６００Ｖになるように一様な帯電処
理を受け、その一様帯電面に上記の原稿画像の結像露光
を受けることにより、感光体ドラム１の表面には結像露
光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されて
いく。このとき、白地部ほど光量が強いため電位の減衰
は大きく、高濃度部ほど電位の変動が少ない。（例えば
白地部の電位が１００Ｖとなるような光量によって潜像
を形成する。）このようにして形成された静電潜像を現
像装置２２によって現像し、顕像化する。現像する際に
は、現像剤を保持した現像スリーブ２３に、高濃度部に
当たる約６００Ｖ（＝Ｖｉ）の電位に対して低い直流電
圧Ｖ_DC＝２５０Ｖに、次のかっこ内の条件の交流電圧を
重畳させたバイアス電圧（Ｖｆ＝２０００Ｈｚ、Ｖ_PP＝
２０００ＫＶ）を印加することにより、現像コントラス
ト電位（Ｖcont＝｜Ｖ_DC−Ｖｉ｜）を３５０Ｖとして現
像工程を行なった。

【００５８】この現像工程によって感光体ドラム１上に
形成されたトナー像（可視画像）は転写帯電器７１によ
って記録材上に静電的に転写される。その後、記録材は
分離帯電器８１によって静電分離されて定着器６１へと
搬送され、熱定着されてプリント画像が出力される。一
方、トナー像転写後の感光体ドラム１の表面は、クリー
ナ５１によって転写残りトナー等の付着汚染物が除去さ
れ、次いで前露光ランプ（除電ランプ）４１によって露
光されて除電、初期化され、次の画像形成に備える。

【００５９】本実施例においても、上記第１の実施例と
同様に、像露光の直後の位置に第１の表面電位センサ９
３を設置し、さらに、現像直後の位置と前露光ランプ４
１による露光照射直後の位置にそれぞれ第２及び第３の
表面電位センサ９４及び９５を設置し、感光体ドラム１
上に静電潜像を形成した直後の感光体ドラム１上の表面
電位を測定するとともに、現像装置２２によるトナー現
像直後の感光体ドラム１上の電位を測定してトナーを現
像することによってトナーの電荷により変動する電位分
Ｖｘ−Ｖｉ（本実施例においては、トナーの極性がマイ
ナスのため電位は下がる）を測定し、さらには、トナー
像を保持した感光体ドラム１をそのまま回転させて（転
写帯電器７１、分離帯電器８１、及びクリーナ５２を作
動させない状態で）前露光ランプ４１により十分に露光
照射した直後の感光体ドラム１上の表面電位Ｖｔを測定
するものである。

【００６０】これらの測定値Ｖｘ−Ｖｉ、及びＶｔを用
いて感光体ドラム１上に現像されたトナーの単位面積当
たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を計算により求め、さら
に、トナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量
当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、それら
を予測した。このようにして求められたσｔ（Ｑ／Ｓ）
（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）及びＱ／Ｍ（ｃ／
ｇ）は、上記第１の実施例と同様に、実際の計測値と良
好な精度での一致が見られた。また、求められたσｔ
（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）及びＱ／
Ｍ（ｃ／ｇ）を用いて上記第１の実施例と同様に現像コ
ントラスト、転写条件等の制御を行なったところ、高精
度な制御を行なうことができるようになり、画像の安定
性は大幅に向上した。

【００６１】上記第１及び第２の実施例においては本発
明を単色（例えば白黒）画像を出力する電子写真方式の
画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発
明はフルカラー画像やマルチカラー画像を出力すること
ができるカラー複写機、カラープリンタなどのカラー画
像形成装置にも適用できるものである。次に、本発明を
電子写真方式のカラー複写機に適用した第３の実施例に
ついて図３を参照して説明する。

【００６２】図３に示す本発明の第３の実施例の電子写
真方式のカラー複写機は、１つの感光体ドラム１を像担
持体として用いて色の異なる可視画像（トナー像）を順
次に形成し、これらトナー像を、例えばドラム状枠体に
誘電体シートを円筒状に張設した記録材担持手段として
の転写ドラム７３に保持された記録材上に、順次に重ね
転写し、一括定着してカラー画像を得るようにしたもの
である。

【００６３】フルカラー複写機においては色トナーを重
ね合わせて色再現を行なうために、各色トナーの現像量
の制御は単色の複写機に比べ、非常に厳密なものとなっ
てくる。また、転写についても、単色のみを記録材
（紙）上に転写する場合よりも適性範囲が狭くなるた
め、転写条件の制御は必須となる。

【００６４】図３に示すディジタル方式のカラー複写機
について簡単に説明すると、このカラー複写機は、いわ
ゆる回転式現像装置と称される現像装置２４を使用し、
ドラム形状の導電性基板上に光導電層を被着した図示矢
印方向に回転する感光体ドラム１上に形成される静電潜
像を現像してトナー像を形成する。また、感光体ドラム
１の外周部には、この回転式現像装置２４の他に、本実
施例では、感光体ドラム１を一様に帯電する帯電器３
２、記録材カセットから送給される記録材を担持、搬送
する転写ドラム７３、感光体ドラム１上のトナー像を記
録材上へ転写する転写帯電器７２、感光体ドラム１から
記録材を分離する分離帯電器８２、感光体ドラム１上に
残留するトナー等の付着汚染物を除去するクリーナ５
３、感光体ドラム１表面を十分に露光して除電、初期化
する前露光ランプ（除電ランプ）４２等がそれぞれ配設
されている。

【００６５】前記した図１の第１の実施例と同様に、固
定の原稿台１０上の原稿Ｇからの画像情報は原稿照射用
ランプ、単焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサよりなる一
体のユニット１７を通じてレーザ走査部１００に送ら
れ、このレーザ走査部１００からの走査光により感光体
ドラム１上に静電潜像が形成される。ただし、ユニット
１７は色分解フィルタを含み、画像情報を各色の画像に
分解してレーザ走査部１００に送る。レーザ走査部１０
０は各色の画像信号毎に感光体ドラム１を走査光で順次
に露光し、各色の画像信号に応じた静電潜像を形成す
る。

【００６６】回転式現像装置２４は、例えばマゼンタ色
現像剤、シアン色現像剤、イエロー色現像剤、ブラック
色現像剤の４色の現像剤を各別に収納する４個の現像器
２４１、２４２、２４３、２４４を、中心軸のまわりに
回転自在に軸支された略円筒形状の筺体に保持した構成
を有し、図示しないモータによる筺体の回転によって所
望の現像器を感光体ドラム１の外周面と対向する現像位
置に搬送し、感光体ドラム上に形成された静電潜像の現
像を行ない、感光体ドラム１の４回転と現像装置２４の
１回転によっていわゆる４色分のフルカラー現像が行な
えるように構成されている。なお、２５１、２５２、２
５３、２５４は各現像器２４１〜２４４の現像スリーブ
を示す。

【００６７】上記転写ドラム７３は感光体ドラム１と同
期して図示矢印方向に回転しており、感光体ドラム１上
の第１番目のマゼンタの静電潜像をマゼンタ現像器２４
１で現像したトナー像は転写部において転写帯電器７２
の作用によって記録材上に転写される。転写ドラム７３
はそのまま回転を続け、次の色（図３においてはシア
ン）のトナー像の転写に備える。

【００６８】感光体ドラム１はクリーナ５３によってク
リーニングされ、前露光ランプ４２によって前露光照射
された後、再び帯電器３２によって均一に帯電され、次
のマゼンタ画像信号の露光を受ける。この間に現像装置
２４は回転してマゼンタ現像器２４２が所定の現像位置
に定置されており、所定のシアン現像が行なわれること
になる。

【００６９】続いて、以上と同様の工程を、イエロー及
びブラックに対して行ない、４色分の転写が終了する
と、記録材上の４色の多重トナー像が分離帯電器８２に
より除電された後、記録材は、分離手段を作動させるこ
とによって、転写ドラム７３より分離され、搬送ベルト
で定着器（熱ローラ定着器）６２に送られて多重の合成
画像が一括定着され、外部トレイへと排出される。かく
して、一連のフルカラープリント動作が終了し、所要の
フルカラープリント画像が出力される。

【００７０】本実施例においても、上記第１の実施例と
同様に、像露光の直後の位置に第１の表面電位センサ９
６を設置し、さらに、現像直後の位置と前露光ランプ４
２による露光照射直後の位置にそれぞれ第２及び第３の
表面電位センサ９７及び９８を設置し、感光体ドラム１
上に静電潜像を形成した直後の感光体ドラム１上の表面
電位を測定するとともに、現像装置２４によるトナー現
像直後の感光体ドラム１上の電位を測定してトナーを現
像することによってトナーの電荷により変動する電位分
Ｖｘ−Ｖｉを測定し、さらに、トナー像を保持した感光
体ドラム１をそのまま回転させて（転写ドラム７３、転
写帯電器７２、分離帯電器８２、及びクリーナ５３を作
動させない状態で）前露光ランプ４１により十分に露光
照射した直後の感光体ドラム１上の表面電位Ｖｔを測定
するものである。

【００７１】上述したように、本実施例ではフルカラー
画像の形成は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック
の４色のトナー像を転写ドラム７３上の記録材上に重ね
合わせることによって行なったので、上記第１の実施例
と同様の方法にて、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラ
ックのそれぞれの現像器２４１、２４２、２４３、２４
４を用いて行なう現像工程によって、トナーの電荷によ
って変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照射後のトナ
ー層上の表面電位Ｖｔを表面電位センサ９７及び９８に
よってそれぞれ測定した。

【００７２】これらの測定値Ｖｘ−Ｖｉ、及びＶｔを用
いて各色トナーについて感光体ドラム１上に現像された
トナーの単位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を計算
により求め、さらに、トナーの単位面積当たりの現像量
Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｍの計算
を行ない、それらを予測した。このようにして求められ
たσｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ² ）及
びＱ／Ｍ（ｃ／ｇ）は、上記第１の実施例と同様に、実
際の計測値と良好な精度での一致が見られた。また、求
められたσｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ
² ）及びＱ／Ｍ（ｃ／ｇ）を用いて、各色トナーの現像
工程及び転写工程の際に上記第１の実施例と同様の制御
を行なったところ、高精度な制御を行なうことができる
ようになり、画像の色再現性等を含めた安定性が大幅に
向上した。

【００７３】次に本発明の第４の実施例について図６を
参照して説明する。

【００７４】上記第１〜第３の各実施例においては、現
像剤としてトナーとキャリアを混合した二成分現像剤を
用いて図５に示すような構成の現像装置を使用して現像
工程を行なったが、本実施例においては現像剤として非
磁性のトナーのみを用いて、例えば図６に示すような構
成の現像装置を使用して現像工程を行なった。なお、こ
の現像装置は図１に示した第１の実施例と同様構成の電
子写真方式のディジタル複写機において使用された。

【００７５】この現像装置２６の現像容器２６４内には
非磁性トナー２６５が収納されており、非磁性トナー２
６５は回転可能の現像スリーブ２６１に接触状態で配置
され、逆方向に回転駆動される弾性ローラ２６３によっ
て現像スリーブ２６１上に塗布され、開口部方向に搬送
される。開口部において弾性ブレード２６２で規制する
ことによって、非磁性トナー２６５を現像スリーブ２６
１に均一に塗布し、感光体ドラム１と現像スリーブ２６
１間に形成される現像領域に搬送される。現像領域にお
いては、直流バイアスに交流バイアスを印加した現像バ
イアスによって、非磁性トナー２６５を感光体ドラム１
上の潜像部に付着させる。

【００７６】上記のような現像装置２６を使用して、上
記第１の実施例と同様の方法にて非磁性トナーの電荷に
よって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照射後のト
ナー層上の表面電位Ｖｔをそれぞれ測定した。これらの
測定値Ｖｘ−Ｖｉ、及びＶｔを用いて感光体ドラム１上
に現像されたトナーの単位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ
／Ｓ）を計算により求め、さらに、トナーの単位面積当
たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電荷量
Ｑ／Ｍの計算を行ない、それらを予測した。そして、求
められたσｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ
² ）及びＱ／Ｍ（ｃ／ｇ）を用いてトナーの現像工程及
び転写工程の際に上記第１の実施例と同様の制御を行な
ったところ、本実施例のように非磁性トナーのみを弾性
ブレード２６２によりコーティングするような現像方法
においても高精度な制御を行なうことができるようにな
り、画像の安定性が大幅に向上した。

【００７７】次に本発明の第５の実施例について図７を
参照して説明する。

【００７８】上記第１〜第３の各実施例においては、現
像剤としてトナーとキャリアを混合した二成分現像剤を
用いて図５に示すような構成の現像装置を使用して現像
工程を行ない、また、上記第４の実施例においては現像
剤として非磁性トナーのみを用いて図６に示すような構
成の現像装置を使用して現像工程を行なったが、本実施
例においては現像剤として磁性のトナーのみを用いて、
例えば図７に示すような構成の現像装置を使用して現像
工程を行なった。なお、この現像装置は図１に示した第
１の実施例と同様構成の電子写真方式のディジタル複写
機において使用された。

【００７９】この現像装置２７の現像容器２７４内には
磁性トナー２７５が収納されており、磁性トナー２７５
は回転可能の現像スリーブ２７１内に固定配置されたマ
グネットローラ２７２の磁力によって開口部方向に搬送
される。開口部において磁性ブレード２７３の磁気力に
よって規制された磁性トナー２７５は現像スリーブ２７
１に塗布し、感光体ドラム１と現像スリーブ２７１間に
形成される現像領域に搬送される。現像領域において
は、直流バイアスに交流バイアスを印加した現像バイア
スによって、磁性トナー２７５を感光体ドラム１上の潜
像部に付着させる。

【００８０】上記のような現像装置２７を使用して、上
記第１の実施例と同様の方法にて磁性トナーの電荷によ
って変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照射後のトナ
ー層上の表面電位Ｖｔをそれぞれ測定した。これらの測
定値Ｖｘ−Ｖｉ、及びＶｔを用いて感光体ドラム１上に
現像されたトナーの単位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／
Ｓ）を計算により求め、さらに、トナーの単位面積当た
りの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電荷量Ｑ
／Ｍの計算を行ない、それらを予測した。そして、求め
られたσｔ（Ｑ／Ｓ）（ｃ／ｍ² ）、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ
² ）及びＱ／Ｍ（ｃ／ｇ）を用いてトナーの現像工程及
び転写工程の際に上記第１の実施例と同様の制御を行な
ったところ、本実施例のように磁性トナーのみを磁性ブ
レード２７３によりコーティングするような現像方法に
おいても高精度な制御を行なうことができるようにな
り、画像の安定性が大幅に向上した。

【００８１】本発明の特徴は、トナーの電荷によって変
動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照射後のトナー層上
の表面電位Ｖｔの両方をそれぞれ表面電位センサによっ
て測定することによって、感光体ドラム１上に現像され
たトナーの単位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を前
記の式（１０）を用いて計算により求めることである。
この式（１０）中のＶｘ−Ｖｉ及びＶｔは実測され、ま
た、εｋε０及びｄｋについては使用した感光体の数値
を入れてやることにより、トナーの単位面積当たりの電
荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）を求めることができる。このため、
式中にｄｔとεｔの値が入らないので（前述したよう
に、Ｖｘ−Ｖｉ及びＶｔのどちらかのみの測定ではｄｔ
とεｔの値が残る）精度の高い値が求められるのである
が、より精度の高い値を求めるためには、感光体ドラム
１の膜厚の変化（耐久によって若干剥れて薄くなる）の
補正等も重要である。

【００８２】また、このようにして求めたσｔと実測値
Ｖｔからトナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位
重量当たりのトナー電荷量Ｑ／Ｍを予測することができ
ることも本発明の特徴である。即ち、前記の式（９）の
Ｖｔ＝σｔ×ｄｔ／（εｔε０）から前記の式（１１）
のＶｔ／σｔ＝ｄｔ／（εｔε０）が得られる。ここ
で、ｄｔ／（εｔε０）という値は、ある一定以上のＭ
／Ｓの場合（Ｍ／Ｓが約５ｇ／ｍ² 以上の場合）におい
てはｄｔとＭ／Ｓが比例するため、前記の式（１２）の
Ｍ／Ｓ＝α×Ｖｔ／σｔ＋βで近似される（トナー層１
層以下の場合には成り立たない。）この式（１２）の
α、βを実測によって求めることによって、Ｍ／Ｓを予
測することができる。前記の式（１０）中にはｄｔとε
ｔの値が入らないため、トナーの平均粒径やトナーの物
性等は影響しないが、前記の式（１２）においてはｄｔ
とＭ／Ｓの関係からαとβを求めるため、この関係はト
ナーの平均粒径やその他の条件によって若干変わってく
るため、使用するトナーの平均粒径が大きく違う場合や
材質が違うトナーの場合にはαとβを使用するトナーに
ついて決める必要がある。（製造上のロット差程度につ
いては、殆ど影響は出ない。）ただし、上記のようにα
とβを使用するトナーについて決めるという作業を行な
えば、本発明はトナーの平均粒径や材質等について限定
されることはない。

【００８３】また、このようにして求めたσｔ（Ｑ／
Ｓ）、Ｍ／Ｓから、前記の式（１３）にて単位重量当た
りのトナー電荷量Ｑ／Ｍも予測できる。

【００８４】上記本発明の第１〜第５の各実施例におい
ては、感光体ドラム１としてεｋ＝３．０、ｄｋ＝２２
μｍの有機感光体ドラム（ＯＰＣ感光体ドラム）を用い
たが、本発明においては有機感光体ドラムに限定される
ものではなく、εｋ、ｄｋの数値が分っている感光体で
あればどのようなものでも適用可能である。（例えば、
アモルファスシリコン感光体、セレン感光体等。）ま
た、上記第１〜第５の各実施例においては、感光体ドラ
ム周辺の３つの所定位置にそれぞれ表面電位計を設置
し、感光体ドラムが１周回転するうちに潜像形成直後の
感光体ドラムの表面電位Ｖｉ、現像直後の感光体ドラム
の表面電位Ｖｘ及び十分な露光照射後の感光体ドラムの
表面電位Ｖｔをそれぞれ測定したが、これら感光体ドラ
ムの表面電位Ｖｉ、Ｖｘ、Ｖｔを測定するのに３つの表
面電位計を使用することは必ずしも必要条件ではない。
例えば、図１６に示すようなシーケンスで感光体ドラム
を３周させることにより、潜像形成直後の感光体ドラム
の表面電位Ｖｉ、現像直後の感光体ドラムの表面電位Ｖ
ｘ及び十分な露光照射後の感光体ドラムの表面電位Ｖｔ
をそれぞれ測定するようにすれば、１つの表面電位計の
みによってこれら感光体ドラムの表面電位Ｖｉ、Ｖｘ、
Ｖｔを測定することができ、図４に示した従来例と同様
の装置構成によっても本発明は実施することができる。
従って、１つ以上の表面電位計（表面電位検知手段）を
設ければ本発明は実施できる。

【００８５】さらに、上記各実施例においては、トナー
層上より露光照射する際に前露光ランプを使用したが、
本発明において用いられる露光照射手段は前露光ランプ
に限られるものではなく、トナー層を通過できる波長の
光を発光する露光手段であればどのようなものでも使用
できる。

【００８６】なお、本発明は図示し、上述した構成の画
像形成装置のみならず、電子写真方式の種々の他の構成
のプリンタ、複写機等の単色及び多色画像形成装置、或
は電子写真方式以外の種々の構成のプリンタ、複写機等
の単色及び多色画像形成装置にも等しく適用できること
は言うまでもない。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
形成装置は、像担持体上に現像剤担持体上の現像剤（ト
ナー）を電界によって付着させて現像することによりト
ナーの電荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露
光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔの両方をそれぞれ
表面電位検知手段によって測定し、その値に応じて各種
の設定条件を制御するようにしたので、環境の変化に対
してレスポンスが早くなり、安定した高品位の画像を常
時出力することができるという顕著な効果がある。

【００８８】また、上記各種の設定条件の制御例とし
て、例えばトナーの電荷によって変動する電位分Ｖｘ−
Ｖｉ、及び露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔの両
方の測定値から、トナーの単位面積当たりの電荷量σｔ
（Ｑ／Ｓ）を計算により求め、さらに、トナーの単位面
積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナーの電
荷量Ｑ／Ｍの計算を行ない、それらを予測することによ
って、現像コントラスト、転写条件等の制御を行なうこ
とが挙げられ、本発明によれば上記の制御が高精度に行
なえるため、画像の安定性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を電子写真方式のディジタル複写機に適
用した第１の実施例の全体構成を示す概略図である。

【図２】本発明を電子写真方式のアナログ複写機に適用
した第２の実施例の全体構成を示す概略図である。

【図３】本発明を電子写真方式のディジタルのフルカラ
ー複写機に適用した第３の実施例の全体構成を示す概略
図である。

【図４】従来の電子写真方式のディジタル複写機の一例
の全体構成を示す概略図である。

【図５】図１〜図４の複写機に使用された現像装置の一
例を示す概略構成図である。

【図６】図１の複写機に使用された現像装置の他の例を
示す概略構成図である。

【図７】図１の複写機に使用された現像装置のさらに他
の例を示す概略構成図である。

【図８】レーザ走査部の構成及び動作を説明するための
概略図である。

【図９】各工程における感光体ドラム上の状態を説明す
るための図である。

【図１０】感光体ドラム及びアルミニウムドラム上のト
ナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓと露光照射後のト
ナー層上の表面電位Ｖｔとの関係を示す特性図である。

【図１１】感光体ドラム及びアルミニウムドラム上のト
ナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓと単位重量当たり
のトナーの電荷量Ｑ／Ｍとの関係を示す特性図である。

【図１２】感光体ドラム上のトナーの単位面積当たりの
電荷量σｔ（Ｑ／Ｓ）、トナーの単位面積当たりの現像
量Ｍ／Ｓ、及び単位重量当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｍ
を測定するために使用された測定装置の一例を示す概略
構成図である。

【図１３】図１２の測定装置によって吸引された感光体
ドラム上の現像トナーの状態を示す説明図である。

【図１４】本発明の第１の実施例におけるＶｔ／σｔと
Ｍ／Ｓとの関係を示す特性図である。

【図１５】本発明の実施例において用いたＱ／Ｍと適性
転写電流との関係を示す特性図である。

【図１６】本発明の変形例を説明するためのシーケンス
を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２、２２、２４、２６、２７現像装置２１、２３、２５１〜２５４、２６１、２７１現像ス
リーブ３、３１、３２帯電器４、４１、４２前露光ランプ６、６１、６２定着器７、７１、７２転写帯電器８、８１、８２分離帯電器９、９１〜９８表面電位センサ１０、１２原稿台７３転写ドラム１００走査部２１１、２７２マグネットローラ２１２、２６４、２７４現像容器２１３二成分現像剤２１４、２６５非磁性トナー２６２弾性ブレード２６３弾性ローラ２７３磁性ブレード２７５磁性トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体に一様帯電を施
こす帯電手段と、現像剤を担持して搬送する現像剤担持
体を有する現像手段とを具備し、前記像担持体に画像情
報に基づく像露光を行なって潜像を形成し、該潜像を前
記現像剤担持体と前記像担持体との間にバイアス電圧を
印加することにより現像して可視画像を形成する画像形
成装置において、前記像担持体上に潜像を形成した直後
の前記像担持体の表面電位Ｖｉを測定し、前記像担持体
上の潜像を現像剤にて現像した直後の前記像担持体の表
面電位Ｖｘを測定し、前記現像された現像剤を保持した
前記像担持体に対して現像剤を透過するのに十分な露光
照射を行なった直後の前記像担持体の現像剤層上の表面
電位Ｖｔを測定し、前記像担持体上の潜像を現像するこ
とにより現像剤の電荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖ
ｉ、及び前記露光照射後の前記像担持体の現像剤層上の
表面電位Ｖｔの測定値から各種の設定条件を制御するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像剤の電荷によって変動する電位
分Ｖｘ−Ｖｉ、及び前記露光照射後の前記像担持体の現
像剤層上の表面電位Ｖｔの測定値から前記像担持体上に
現像された現像剤の単位面積当たりの電荷量σｔ（Ｑ／
Ｓ）を計算により求め、さらに、現像剤の単位面積当た
りの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりの現像剤の電荷量Ｑ
／Ｍの計算を行ない、それらを予測することにより各種
の設定条件の制御を行なうことを特徴とする請求項１の
画像形成装置。
【請求項３】前記制御する設定条件が、現像時のコン
トラスト電位（現像バイアスの直流成分Ｖ_DCと最大画像
濃度部の像担持体の表面電位Ｖｉとの差）であることを
特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記制御する設定条件が、前記像担持体
上に形成された可視画像を記録材に転写する際の転写条
件であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。