JP2006243115A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字率に基づいて、トナーの強制排出を行うトナーの劣化対策では、トナーの劣化による画質の低下を防止するのに不十分であるという問題を解決する。
【解決手段】 かぶりを検知し、検知したかぶりに基づいてトナーの強制排出を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像装置からトナーを強制排出させることにより、劣化トナーによる画質の低下を防止した画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、解像度や細部の画像再現性等の画像特性において優れた高画質の画像を形成する技術が開発され、印刷並の高画質画像を形成することが可能となっている。しかして、高画質化が進むに従って、トナーの劣化に伴う画質の低下が問題となり、これに対する対策が研究されている。

トナーの劣化は主として、現像装置内にトナーが長期間滞留する場合に起こり、現像装置内において、攪拌・搬送によりトナーが長期間にわたって、ストレスを受けることが原因であることが明らかになっている。

このようなトナーの劣化に対する対策として、現像装置内のトナーを強制的に排出し、新しいトナーを補給するトナーの入れ替えを行う技術が開発されている（特許文献１参照）。特許文献１では、現像ローラの回転数と画像ドット数とを計数して記憶し、所定の回転数における画像ドット数が所定の閾値より小さい場合に、現像装置からトナーを排出している。
特開２００４−１２５８２９号公報

特許文献１の方法により、画質の低下はある程度改善されるが、なお、画質の改善に関して不十分であることが判明した。特に、現像剤の寿命に近い時期における画像形成や、高温高湿等の環境下での画像形成においては、特許文献１の方法を含む従来技術によっては、画質の低下を防止することが困難であることが判明した。

本発明は、前記に説明した画質の低下を追求した結果発想されたものであり、トナーの劣化に伴う画質の低下を防止し、画像形成が行われる環境や画像形成装置の使用状況に左右されることなく、高い画質の画像を安定して形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。
（請求項１）
像担持体、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置、前記現像装置からトナーを強制排出させる強制排出手段及び強制排出された分のトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、
画像のかぶりを検知するかぶり検知手段を有し、前記強制排出手段は、前記かぶり検知手段の検知結果に基づいて、トナーを前記現像装置から強制排出させることを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記かぶり検知手段は、前記像担持体又は転写体上に形成された画像のかぶりを検知する画像濃度センサからな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）
画像形成条件を制御する制御手段を備えるとともに、画像のかぶりを検知し、検知結果に基づいて、トナーの強制排出制御を行う画質調整モードを有し、前記制御手段は、前記画質調整モードにおいて、かぶりを発生させる画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
（請求項４）
前記強制排出手段は前記かぶり検知手段により検知されたかぶりのレベルの対応した量のトナーを強制排出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項５）
環境湿度を検知する湿度センサ及び該湿度センサの検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項６）
画像形成枚数をカウントする枚数カウンタ及び該枚数カウンタのカウント値に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

請求項１〜６のいずれかの発明により、かぶりを検知し、検知結果に基づいて、トナーの強制排出制御を行うので、劣化したトナーの増加が確実に検知され、劣化したトナーを入れ替えることにより、劣化トナーが原因で発生するかぶりが確実、且つ、十分に防止され、高画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。また、かぶりのみでなく、ハーフトーン荒れやトナー飛散も確実に防止され、総合的に画質特性に優れた高画質画像を形成することが可能となる。

請求項３の発明により、がぶりを発生する条件のもとでプロセスを実行した時のかぶりを検知するので、通常の画像形成条件ではかぶりが発生しない場合でも、かぶりが発生しやすい状況を確実に検知することが可能となり、かぶりの発生や、ハーフトーン画像の荒れ等の画質低下をより確実に防止することが可能となる。

請求項４の発明により、画質低下防止の制御がより精密に行われるので、より高い画質の画像が安定して維持される。

請求項５又は請求項６の発明により、環境の変化や画像形成の履歴に影響されないで、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。

以下図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は図示の実施の形態に限定されない。
（実施の形態１）
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の全体を示す図である。

１は像担持体としてのドラムの感光体であって、マイナス帯電する有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚３０μｍであって、ドラム径φ８０ｍｍで矢示方向に２８０ｍｍ／ｓの周速（ｖｐ）で駆動回転される。

２は回転する感光体１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理するスコロトロン帯電器からなる帯電装置である。

３はレーザ走査方式をとった露光装置であり、波長７００ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）を用い、その出力パワーは３００μＷである。露光装置３はレーザビームを出射して感光体１の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。帯電装置１１と現像装置１２とは感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段を構成する。

現像装置４は、感光体１に対向して回転する現像剤担持体４１により感光体１上の静電潜像を現像する。接触或いは非接触による現像が、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた反転現像によりトナー像を形成する。現像剤担持体４１はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体４１のローラ径φ４０ｍｍ、線速（ｖｓ）５６０ｍｍ／ｓで回転し、感光体１との線速比（ｖｓ／ｖｐ）は２としている。現像剤担持体４１には現像バイアスが印加されるが、電源Ｅｄｃにより直流成分が、電源Ｅａｃにより交流成分がそれぞれ印加される。

現像剤としては、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤が用いられ、トナーとしては、体積平均粒径が３〜６．５μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成装置が可能となる。

重合トナーは次のような製造方法により製造される。

トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球形トナーが得られる。

トナーは球形の度合いを示す形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、凹凸の度合いを示す形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０の間にあることが好ましい。なお、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は下記の式で与えられる。

ＳＦ−１＝（Ｌｍａｘ²／Ａ）×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝（Ｌａｒｏｕｎｄ²／Ａ）×（１／４π）×１００
Ｌｍａｘ；最大直径 Ｌａｒｏｕｎｄ；周長 Ａ；トナー投影面積
トナーは体積平均粒径が３μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限６．５μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。

キャリアとしては、体積平均粒径が２５〜６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるフェライトコアのキャリアが好ましい。２５μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、６５μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。

５はトナー像の転写性を高めるために照射する転写前露光光源で、光波長７００ｎｍのＬＥＤで、光出力１０ｌｕｘをもって照射する。

６はコロトロン帯電器からなる分離装置であり、ワイヤ〜感光体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの構成となっていて、転写電流（Ｉｔｒ）２００μＡの定電流制御によって感光体１上のトナー像の記録材上への転写を行う。

７はコロトロン帯電器からなる分離装置であり、ワイヤ〜感光体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの構成となていて、ＡＣ成分１００μＡ、ＤＣ成分−２００μＡの分離電流によって記録材の感光体１からの分離を促す。

給紙部より給紙された記録材Ｐは、レジストローラ２１によって感光体１上に形成されたトナー像と同期して給紙され、転写ニップ部において転写装置６によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通過した記録材Ｐは、感光体１の面から分離装置７によって分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送される。

定着装置２３は内部にヒータを配置した加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成り、トナー像を保持した記録材Ｐは加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとの間で加熱・加圧により定着処理され、トナー像が定着された記録材Ｐは排紙ローラ２４によって機外の排紙トレイ上に排出される。

一方、記録材Ｐへのトナー像の転写後の感光体１の表面はクリーニング装置８により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においてはクリーニング手段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードはカウンタタイプに感光体１周面に摺接して清掃を行っている。クリーニング装置８を通過して表面が清掃された感光体１周面は、光波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ光源を用いた帯電前露光（ＰＣＬ）手段９によって照射がなされ、残留電位を低下して次の画像形成サイクルへと移行する。

ＴＳは現像装置４中の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサであり、現像剤の透磁率を測定することにより、現像剤中のトナー濃度を検知する。４２はトナーを収容するトナーホッパー、４３はトナーホッパーからトナーを現像装置４に供給するトナー補給装置である。
＜画質調整＞
制御部ＣＲ（図３に示す）は記録材に画像を形成する画像形成工程を実行するとともに、メイスイッチのオンによる装置の起動時に、所定枚数の画像形成毎に、画像形成ジョブ毎に、等において以下に説明するかぶり検知及びトナーの入れ替えを含む画質調整工程を実行する。

図１に示す画像形成装置では、画像の濃度を検知する画像濃度センサＧＳが設けられている。

画像濃度センサＧＳは感光体１の表面の反射率を測定することにより、感光体１の表面のかぶりを検知する。

かぶりは、周知のように非画像部にトナーが付着する現象であり、感光体１の表面にトナーが付着したときの感光体表面の反射率の変化によりかぶりが検知される。

図２はかぶりを形成するトナーの付着量に対する画像濃度センサＧＳ出力の変化を示す。

図示のように、トナー付着量の増加に対してセンサ出力がほぼ直線的に増加するので、画像濃度センサＧＳの出力を読み取ることにより、かぶりを定量的に検知することができる。

図３はかぶり検知、かぶり検知に基づいたトナーの強制排出及び排出した分を補充するトナー補給を行う画質調整工程を実行する制御系のブロック図である。

画質制御工程のかぶり検知工程において、制御部ＣＲは図１の現像剤担持体４１に現像バイアスの直流成分を印加する電源Ｅｄｃにより、かぶりマージンを狭く設定してかぶりが発生しやすい条件を設定し、感光体１を回転駆動するとともに、帯電装置２及び現像装置４を作動させる。かぶり検知工程においては、露光装置３による露光は行われない。

かぶりマージンについて、図４を用いて説明する。

図４は感光体１の表面電位を示し、図において、Ｖ０は感光体１の帯電電位、即ち、帯電装置２により帯電された未露光の感光体１の表面電位、Ｖｄは現像バイアスの直流成分の電位、即ち、図１、３にける電源Ｅｄｃの出力、ＶＬは最大露光部電位、即ち、帯電装置２により帯電され、露光装置３により最高強度の露光を受けた感光体１の表面電位である。

現像において、トナーはＶｄ−ＶＬの画像形成範囲の電位部に付着して像を形成する。Ｖ０−Ｖｄはトナーが付着しない電位の範囲であり、かぶりマージンと称される。

理論的にはかぶりマージンの範囲の電位部にはトナーは付着しないが、静電気力以外の力の作用や、逆帯電トナーが存在する場合に、かぶりマージンの範囲の電位にある感光体１の部分にもトナーが付着してかぶりが発生する。

かぶりマージンＶ０−Ｖｄを狭くするとかぶりが発生しやすくなり、かぶりマージンＶ０−Ｖｄが広くなると、かぶりが発生しにくくなる。

記録画像を形成する画像形成工程においては、かぶりマージンＶ０−Ｖｄを比較的広く設定して画像形成が行われるが、かぶり検知工程においては、かぶりマージンＶ０−Ｖｄを画像形成工程におけるよりも狭くしてかぶりが発生しやすい条件が設定され、感光体１が現像装置４を通過する。

これにより、感光体１上にかぶりが形成され、画像濃度センサＧＳを感光体１が通過してかぶりの濃度がかぶり検知手段としての画像濃度センサＧＳにより検知される。

制御部ＣＲは前記かぶり検知工程に続いて次のトナー強制排出工程を実行する。

強制排出手段としての制御部ＣＲは画像濃度センサＧＳのかぶり検知出力に基づいて、画像処理部ＧＰを制御し、画像処理部ＧＰから強制排出用の画像を形成するための画像データを出力させて露光装置３を駆動し、感光体１上に強制排出用の静電潜像を形成する。

現像装置４において、該静電潜像を現像することにより現像装置４からトナーが強制排出される。現像装置４からのトナーの排出量は、かぶりを検知した画像濃度センサＧＳの出力に応じて決定され、強制排出用の画像の面積が画像濃度センサＧＳの出力に応じて設定される。なお、強制排出用の画像は、記録画像と記録画像の間や幅方向の記録画像の外のように、記録画像の領域をはずした位置に形成される。

表１に画像濃度センサＧＳの出力に対する強制排出用画像の面積を示す。

表１は地肌部を含む画像１枚の面積に対する強制排出用画像の面積のパーセンテージで強制排出用画像の面積を表示している。画像濃度センサＧＳの出力は図２に示すように、かぶりのレベルにより異なるので、表１に示す面積の画像を形成して強制排出することにより、かぶりのレベルに対応した量のトナーが現像装置４から排出される。表１に示す画像濃度センサＧＳの出力に対する強制排出用画像の面積の対応関係は不揮発メモリＭＲに格納されている。

なお、強制排出においては、強制排出用の画像の面積を変えて強制排出されるトナーの量を変える他に、画像の濃度を変えることにより、強制排出量を変えることも出来る。例えば、画像処理部が生成する画像データの画素値を変えるとか、現像バイアス電圧を変えるとか、或いは、感光体１の移動速度と現像剤担持体４１の移動速度との比を変える等により、強制排出用の画像の濃度を変え、強制排出トナーの量を変えることができる。

制御部ＣＲは強制排出後に、トナー補給装置４３を作動させて排出した分のトナーを現像装置４に補給する。このトナー補給は通常のトナー補給制御により行われる。即ち、トナー濃度センサＴＳにより現像装置４中の現像剤のトナー濃度を検知し、トナー濃度が所定の値に到達するまで、トナー補給を行うことにより、強制排出された分のトナーが補充される。

前記に説明したトナー帯電量に応じたトナーの強制排出及び強制補充に加えて、本実施の形態においては、図５に示すトナー濃度制御が行われる。

図５は環境及び画像形成枚数に対応したトナー濃度制御の例を示す。

図５において、縦軸は現像剤中のトナー濃度（質量％）を横軸は画像形成枚数をそれぞれ示し、曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれ、適正な画質を形成することが出来るトナー濃度、即ち、トナー濃度の制御値を示す。Ｌ１は相対湿度３０％未満の低湿度環境下における適正濃度曲線を示し、Ｌ２は相対湿度３０％以上、５５％未満の常湿環境下における適正濃度曲線を示し、Ｌ３は相対湿度５５％以上の高湿度下における適正濃度曲線を示す。

図から明らかなように、画像枚数の増加に従って、トナー濃度の制御値は低下し、また、湿度が高い程、トナー濃度の制御値は低下する。

制御手段としての制御部ＣＲは環境湿度を検知する湿度センサＨＳによる検知湿度及び画像枚数カウンタＣＴによる枚数カウント値に応じて、図５に示すようなトナー像度制御を行う。

この制御により、更に高い画質の画像が安定して形成される。
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の全体を示す。

このカラー画像形成装置は、複数の像担持体に形成される互いに異なる色のトナー像を、転写体としての中間転写体に順次に１次転写することにより当該中間転写体上で単色のトナー像を重ね合わせ、この中間転写体上において形成されたカラートナー像を記録材に一括して２次転写することにより記録材上においてカラートナー像を形成する、いわゆる中間転写方式のものである。

このカラー画像形成装置は、無端状のベルトからなり図１において矢印方向に循環移動される中間転写体１７を具えており、この中間転写体１７の外周面領域に設けられたトナー像形成ユニット配置領域には、中間転写体１７の移動方向に沿って、各々、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像およびブラックトナー像を形成する４つのトナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが順次に互いに離間して並ぶよう設けられている。中間転写体１７は、各々のトナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋにおける１次転写手段１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋによって感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各々に対接されながら循環移動されるよう、中間ローラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび後述するバックアップローラ１７ｄよりなるローラ群に張架された状態とされている。

中間転写体１７は、例えば表面抵抗率が１×１０⁴〜１×１０¹²Ω／□である半導電性を有する無端状のベルトにより構成されている。表面抵抗率は、抵抗測定器「ハイレスターＩＰ」（油化電子製）を用い、常温常湿（温度２０±１℃、湿度５０±２％）環境下において、電圧１００Ｖを１０秒間印加することにより計測した値である。

この中間転写体１７は、例えば、熱硬化ポリイミド、変性ポリイミドなどのポリイミドにより形成されていることが好ましい。

イエロートナー像に係るトナー像形成ユニット３０Ｙにおいては、回転されるドラム状の感光体よりなる感光体１０Ｙを具え、この感光体１０Ｙの外周面領域において、各々、感光体１０Ｙの回転方向に対して、帯電装置１１Ｙ、露光装置１２Ｙおよびイエロートナー像に係る現像剤により現像を行う現像装置１３Ｙがこの順に並ぶよう配設されており、感光体１０Ｙの回転方向における現像装置１３Ｙより下流の位置に具えられた１次転写手段１４Ｙの下流の位置には、感光体クリーニングブレードを具えた感光体クリーニング手段１８Ｙが設けられている。

感光体１０Ｙは、例えば、ドラム状金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層を有するものであり、図１においては紙面に垂直な方向に伸びる状態で配設されている。

帯電装置１１Ｙは、例えばグリッド電極と放電電極とを有するスコロトロン帯電器よりなり、露光装置１２Ｙは、例えばレーザ照射装置よりなる。

帯電装置１１Ｙと露光装置１２Ｙとは感光体１０Ｙ上に静電潜像を形成する潜像形成手段を構成する。

現像装置１３Ｙは、例えば、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび感光体１０Ｙとこの現像スリーブとの間に直流および／または交流バイアス電圧を印加する電圧印加手段（図示せず）が設けられてなる。

１次転写手段１４Ｙは、中間転写体１７を介して感光体１０Ｙの表面に押圧された状態で１次転写領域を形成するよう配設された１次転写ローラ１４１Ｙと、この１次転写ローラ１４１Ｙに接続された、例えば定電流電源よりなる転写電流供給装置（図示せず）とにより構成されており、転写電流供給装置によって１次転写ローラ１４１Ｙに１次転写電流が供給されることにより、感光体１０Ｙ上におけるイエロートナー像を、中間転写体１７に転写する、いわゆる接触転写方式のものである。

感光体クリーニング手段１８Ｙの感光体クリーニングブレードは、例えば、ウレタンゴムなどの弾性体よりなり、その基端部分が支持部材によって支持されると共に、先端部分が感光体１０Ｙの表面に当接されるよう設けられており、感光体クリーニングブレードの基端側から伸びる方向は、当接箇所における感光体１０Ｙの回転による移動方向と反対方向である、いわゆるカウンター方向とされている。

他のトナー像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの各々についても、現像剤がイエロートナーの代わりにそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを含むものである他は、イエロートナー像に係るトナー像形成ユニット３０Ｙと同様の構成とされている。

ここで、トナー像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの１次転写手段１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋの各々においても、イエロートナー像に係るトナー像形成ユニット３０Ｙにおいて１次転写手段１４Ｙによって供給される１次転写電流の大きさと同じ大きさの１次転写電流が供給されている。

中間転写体１７の移動方向における最下流位置のトナー像形成ユニットである黒色トナーに係るトナー像形成ユニット３０Ｋより下流側の位置には、２次転写手段１４Ｓが設けられており、この２次転写手段１４Ｓは、中間転写体１７を介してバックアップローラ１７ｄを押圧して２次転写領域を形成する２次転写ローラ１４１Ｓと、この２次転写ローラ１４１Ｓに接続された、転写電圧印加装置（図示せず）とにより構成されており、転写電圧印加装置によって２次転写ローラ１４１Ｓに転写電圧が印加されることにより、中間転写体１７上に形成されたカラートナー像を、搬送されてきた記録材Ｐに２次転写する、いわゆる接触転写方式のものである。ここに、トナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ、中間転写体１７および２次転写手段１４Ｓにより、カラートナー像形成手段が構成されている。

また、中間転写体１７の移動方向における２次転写手段１４Ｓより下流側の位置には、中間転写体１７上における未転写トナーを除去するクリーニングブレードを具えた中間転写体クリーニング手段１８Ｓが設けられている。

感光体１０Ｙ。１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ及び中間転写体１７を矢印で示すように作動させ、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上にイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各トナー像を形成し、１次転写により中間転写体上に転写して、中間転写体１７上に前記の単色トナー像が重なった多色トナー像が形成される。中間転写体上の多色トナー像は２次転写により、記録材Ｐに転写される。

このカラー画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。すなわち、トナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの各々において、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが回転駆動され、この感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって所定の極性、例えば負極性に帯電され、次いで、感光体の表面においてトナー像が形成されるべき画像形成領域に、露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって露光されることにより、照射箇所（露光領域）の電位が低下されて原稿画像に対応した静電潜像が感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成され、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面電位と同じ極性、例えば負極性に帯電されたトナーが感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの静電潜像に付着して反転現像が行われ、これにより各色のトナー像が形成される。

さらに、１次転写手段１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより、トナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの各々の１次転写領域において１次転写電流が供給されることによって、各色のトナー像が、順次に１次転写されて重ね合わせられることにより、中間転写体１７上にカラートナー像が形成される。

中間転写体１７上のカラートナー像は２次転写手段１４Ｓにより記録材Ｐに転写され、転写されたカラートナー像は定着装置１９により定着される。

本実施の形態においては、かぶり検知及びかぶり検知に基づいたトナーの強制排出がトナー像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋのそれぞれについて行われるが、トナー像形成ユニット３０Ｙを例にかぶり検知及びトナーの強制排出について説明する。

かぶり検知工程においては、現像装置１３Ｙにおけるかぶりマージンを狭く設定して感光体１０Ｙを時計方向に回転駆動し、帯電及び現像により、感光体１０Ｙにかぶりによるトナーを付着させる。

感光体１３Ｙ上のかぶりは１次転写ローラ１４１Ｙにより転写体としての中間転写体１７にされ、中間転写体１７上のかぶりの濃度が画像濃度センサＧＳにより検知される。

トナーの強制排出工程においては、帯電装置１１Ｙを駆動するとともに、検知されたかぶり濃度に応じて、露光装置１２Ｙを駆動して感光体１０Ｙ上に強制排出用画像の静電潜像が形成され、現像装置１３Ｙの現像により感光体１０Ｙ上に強制排出用の画像が形成される。この現像により現像装置１３Ｙからトナーが排出される。排出された分の補充するトナー補給がトナー補給装置４３Ｙから行われる。

印字率０．００１％、０．１％、１％、１０％の画像について５０，００００枚のプリントを行うランニングテストを行い、かぶり、ハーフトーン荒れ及びトナー飛散について評価した。

画像形成条件は次のとおりである。
・現像バイアス ＤＣ−５００Ｖ＋ＡＣ１ｋＶｐ−ｐ（周波数５ｋＨｚ）
・現像間隔 ０．３ｍｍ
・現像スリーブ線速度 ２
／感光体線速度比
・現像剤搬送量 ２００〜２４０ｇ／ｍ²
実施例 表１に示すかぶり検知出力対強制排出用画像の面積比率でトナ ーの強制入れ替えを実施
通常の画像形成工程におけるかぶりマージンＶ０−Ｖｄが−１５０Ｖであったを、かぶり検知において−５０Ｖに設定してかぶりを検知した。
比較例１ 印字率１％未満で一律にトナーの強制入れ替えを行い、
１％以上で強制入れ替え無し
比較例２ トナーの強制入れ替え無し
実施例においては、ＮＮ環境（２０℃、相対湿度５０％）、ＨＨ環境（３０℃、相対湿度８０％）及びＬＬ環境（１０℃、相対湿度２０％）の全ての環境において、５，０００枚、１０，０００枚、５０，０００枚のいずれにおいても、かぶり、ハーフトーン荒れ、トナー散りの各評価項目に付いて良好であった。

比較例１では表２に示すように、ＨＨ環境において１０，０００枚以降においてハーフトーン荒れが発生した。

また、比較例２においては、表３に示すようにＮＮ環境において全ての評価項目について、画質不良が発生した。

なお、実施例においては、表２に相当する全ての評価項目について良好であったので、表を用いた評価の表示を省略し、また、比較例２では条件の良いＮＮ環境において画質不良が発生したので、より厳しい条件であるＬＬ環境及びＨＨ環境における結果の表示を省略した。

本発明の実施１の形態に係る画像形成装置の全体を示す図である。 濃度センサの出力と画像濃度との関係を示すグラフである。 電位センサにより検知されるパッチ画像の電位を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における制御系のブロック図である。 環境及び画像枚数に対応したトナー濃度制御の例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置の全体を示す図である。

符号の説明

１、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 感光体
２、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 帯電装置
３、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 露光装置
４、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 現像装置
ＧＳ 画像濃度センサ
ＴＳ トナー濃度センサ
ＣＲ 制御部

Claims (6)

1. 像担持体、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置、前記現像装置からトナーを強制排出させる強制排出手段及び強制排出された分のトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、
   画像のかぶりを検知するかぶり検知手段を有し、前記強制排出手段は、前記かぶり検知手段の検知結果に基づいて、トナーを前記現像装置から強制排出させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記かぶり検知手段は、前記像担持体又は転写体上に形成された画像のかぶりを検知する画像濃度センサからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 画像形成条件を制御する制御手段を備えるとともに、画像のかぶりを検知し、検知結果に基づいて、トナーの強制排出制御を行う画質調整モードを有し、前記制御手段は、前記画質調整モードにおいて、かぶりを発生させる画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記強制排出手段は前記かぶり検知手段により検知されたかぶりのレベルの対応した量のトナーを強制排出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 環境湿度を検知する湿度センサ及び該湿度センサの検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 画像形成枚数をカウントする枚数カウンタ及び該枚数カウンタのカウント値に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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