JP2007093775A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、露光によって感光体ドラム上に形成された静電潜像に、現像部材によって現像剤を付着させて現像する際に、静電潜像が形成されない非露光部にも現像剤が付着して地汚れが発生するという問題があった。
【解決手段】帯電ローラ１２によって帯電された表面に露光によって静電潜像が形成された感光体ドラム１１に、トナー供給ローラ１６によって供給され、且つ薄層化されたトナーを担持する現像ローラ１５によって静電潜像を現像化する装置において、非露光部に付着するトナーを濃度センサ２３で検出し、トナー検出された非露光部領域を帯電ローラ１２が帯電したときの、帯電ローラ１２に印加された帯電電圧に基づいて、トナー供給ローラ１６に、地汚れが発生しないトナー供給電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関する。

従来、電子写真プリンタのように電子写真方式を利用した画像形成装置においては、帯電装置が感光体ドラムの表面を一様に帯電させ、帯電させられた感光体ドラムに露光装置が静電潜像を形成するようになっている。続いて、現像部材が、トナーを感光体ドラムに付着させて前記静電潜像を現像してトナー像にし、転写装置が、前記トナー像を直接又は中間転写ベルトを介して印刷媒体上に転写する。そして、印刷媒体に転写されたトナー像は定着装置によって定着される。また、前記現像部材にはトナー供給部材からトナーが供給され、前記現像部材に当接されたトナー規制部材により、トナー層厚の規制及びトナーの帯電が行われる。尚、前記電子写真プリンタでは、例えば帯電後の感光体ドラム表面の、露光部のみが感光体ドラム表面の帯電が低くなってトナーが現像されるようになっており、非露光部にはトナーは現像されない。

また、以上のような構成において、トナー供給部材や、現像部材に印加する電圧を、環境に応じて可変するように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７―１３４４７７号公報（第３頁、図１，３）

しかしながら、実際の印字では、トナー供給部材からの過剰なトナー供給、或いはトナー規制部材による過剰なトナー帯電などで現像部材上のトナーの電位が必要以上に高くなると、像担持体の非露光部にもトナーが付着して白地である部分が汚れてしまう地汚れという現象が発生する不具合があった。

また、環境に応じた電圧補正を行ったとしても環境放置時間や装置の稼働状況により、像担持体の非露光部にもトナーが付着して白地である部分が汚れてしまう地汚れという現象が発生してしまうという不具合があった。

本発明の目的は、印字濃度が安定し、地汚れの発生を防止して、常に安定した印字を可能とする画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、
所定の帯電電圧が印加される帯電部材によって帯電される像担持体と、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部材と、所定の電圧が印加され、前記静電潜像を現像剤により現像する現像部材上の現像剤層の表面電位を制御する現像剤層電位制御部材と、前記露光部材により露光されなかった非露光領域に対応する領域に付着した前記現像剤を検出する現像剤検出部材と、前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて、前記現像剤層電位制御部材に印加する電圧を制御する電圧制御部と
を有することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体上の非露光領域、或いは像担持体上の非露光領域に対応した前記転写部材上の領域に付着する現像剤の検出結果に基づいて、現像剤供給電圧、或いは現像剤規制電圧を制御するため、例えばデータに基づいて、前記領域に現像剤が付着しないための現像剤供給電圧、或いは現像剤規制電圧を確実に印加することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明に基づく画像形成装置の実施の形態１の要部構成を示す要部構成図である。

同図に示すように、画像形成装置１は、感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１の周囲にその回転方向の上流側から順に配置された、帯電ローラ１２、露光ヘッド１３、現像装置１４、濃度センサ２３、転写ローラ１８、及び感光体クリーニングブレード２０を備え、更に印刷媒体２２の搬送方向に沿って、感光体ドラム１１の下流側に配置された定着装置２１を備えている。

像担持体である感光体ドラム１１は、アルミニウムなどのドラム形状の導体の表面に光導電層が形成され、図示しない駆動手段によって同図中の矢印方向に回転駆動される。帯電部材である帯電ローラ１２は、例えばステンレスなどの導体を軸としてエピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体が被覆されており、感光体ドラム１１に接触するように配置されている。露光部材である露光ヘッド１３は、例えばＬＥＤ素子とレンズアレイからなり、ＬＥＤ素子から出力される照射光が感光体ドラム１１の表面に結像する位置に配置されている。そして感光体ドラム１１は、トナーを担持する現像剤担持部材でもある。

現像装置１４は、例えばステンレスなどの導体を軸としてウレタンなどの導電性の弾性体を被覆した現像部材である現像ローラ１５と、例えばステンレスなどの導体を軸としてシリコーンなどの発泡性の弾性体を被覆した現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１６と、例えばステンレス鋼の板状部材からなる現像剤規制部材であるトナー規制ブレード１７を備え、更に内部にはトナーを収容して供給する図示ないトナーカートリッジを備え、現像ローラ１５が感光体ドラム１１に接触するように配置されている。

現像剤検出部材である濃度センサ２３は、例えば発光ダイオードと受光ダイオードからなるフォトセンサであり、感光体ドラム１１と現像ローラ１５との接触位置の下流に配置されている。転写ローラ１８は、例えばステンレスなどの導体を軸としてシリコーンなどの発泡性の弾性体を被覆し、感光体ドラム１１に接触するように配置されている。感光体クリーニングブレード２０は、転写ローラ１８の下流において感光体ドラム１１に接触配置されている。印刷媒体２２は、感光体ドラム１１と転写ローラ１８の間を搬送されて通過する。また環境センサ２４は、装置内の温度及び湿度を検出すべく、装置内の所定位置に配設されている。

図２は、実施の形態１の画像形成装置の制御系２の要部構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御系２は、濃度センサ２３、帯電ローラ１２、現像ローラ１５、トナー供給ローラ１６、環境センサ２４、帯電電圧制御部３２、現像電圧制御部３３、トナー供給電圧制御部３４、演算部３１、及び記憶部３５を有する。

帯電電圧制御部３２は、帯電ローラ１２に接続されており、電圧制御部である演算部３１で設定した帯電電圧を帯電ローラ１２に印加する。現像電圧制御部３３は、現像ローラ１５に接続されており、演算部３１で設定した現像電圧を現像ローラ１５に印加する。トナー供給電圧制御部３４は、トナー供給ローラ１６に接続されており、演算部３１で設定したトナー供給電圧をトナー供給ローラ１６印加する。濃度センサ２３は、感光体ドラム１１上のトナー反射率を読取ってその読取り情報を演算部３１に出力し、演算部３１は、この読取り情報に基づいてトナー反射濃度を算出する。また演算部３１は、接続された記憶部３５から、帯電電圧の環境テーブル３６、トナー供給電圧補正テーブル３７、及び印刷カウント記憶部３８に記憶された印刷カウント値等の各種の記憶データを読み出すことができる。環境センサ２３は、画像形成装置１内部の温度及び湿度を測定し、その測定情報を演算部３１に出力し、演算部３１は、この測定情報に基づいて後述する環境レベル値を算出する。

以上の構成において、印刷時における各部の基本的な動作について説明する。

印刷を実行する場合には、まず、帯電ローラ１２に所定の帯電電圧を印加して感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる。次に、露光ヘッド１３に駆動電流を供給し、帯電された感光体ドラム１１の表面を露光して所望の静電潜像パターンを形成する。現像器１４内においてはトナー供給ローラ１６にトナー供給電圧を印加し、同じく現像ローラ１５にも印加されている現像電圧との電位差によって現像ローラ１５上にトナーを供給する。現像ローラ１５の表面上のトナーは、トナー規制ブレード１７によって薄層化されると同時に摩擦によって帯電される。そして、現像ローラ１５は、その表面のトナーを感光体ドラム１１上の静電潜像パターンの部分に移して現像する。続いて、転写ローラ１８に転写電圧を印加して感光体ドラム１１上に担持される現像剤像であるトナー像を印刷媒体２２上へ転写させる。その後、印刷媒体２２上のトナー像は、定着器２１により印刷媒体２２に定着され、印刷動作が完了する。

ここで、負帯電性のトナーを用いて、初期状態の画像形成装置１を常温常湿環境で動作させる場合の例について説明する。帯電ローラ１２に印加する帯電電圧を−１０００Ｖとすることにより、感光体ドラム１１の表面は約−５００Ｖに帯電する。また、現像ローラ１５に印加する現像電圧を−２５０Ｖとし、トナー供給ローラ１６に印加するトナー供給電圧を−４００Ｖとすることにより、現像ローラ１５の表面のトナー電位が約−６０Ｖとなり、現像電圧と合わせて約−３１０Ｖが、動作状態での現像ローラ１５の表面の帯電位となる。

一方、露光ヘッド１３により感光体ドラム１１を露光すると、一様に約−５００Ｖに帯電していた感光体ドラム１１の表面電位が、露光された部分のみ約−１００Ｖに低下する。このため、現像ローラ１５の表面（表面電位約−３１０Ｖ）に対してプラス側に帯電している感光体ドラム１１の露光された部分の表面（表面電位約−１００Ｖ）にトナーが移動し、潜像が可視化、即ち現像される。一方、感光体ドラム１１上で露光ヘッド１３により露光されない非露光領域である感光体ドラム１１の非露光部の表面電位は約−５００Ｖのままなので、現像ローラ１５の表面に比べマイナス側に帯電している感光体ドラム１１の非露光部の表面には、トナーが移動しない。

しかしながら、動作環境が同じであったとしても、印刷枚数、使用頻度、環境放置時間、印刷画像の面積率、トナー追加時、或いは、例えばトナー、現像ローラ１５、トナー供給ローラ１６、トナー規制ブレード１７などの画像形成装置を構成する部材である画像形成プロセス部材の特性変化など様々な要因によっては、同一の電圧条件でもトナー供給ローラ１６から現像ローラ１５上に過剰にトナーが供給されてしまい、その結果トナー規制ブレード１７を通過したトナー層の単位面積当りのトナー重量が増え、トナー層の帯電位がマイナス側に大きくなってしまう。

現像ローラ１５の表面電位は、現像ローラ１５に印加される現像電圧と現像ローラ１５上に付着するトナー電位の和であり、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位が現像ローラ１５の表面電位よりも小さい（絶対値で）ときに非露光部にもトナーが付着してしまう。以下、感光体ドラム１１の非露光部へのトナー付着を地汚れという。

感光体ドラム１１の非露光部の表面電位が、現像ローラ１５の表面電位に等しい場合や、現像ローラ１５の表面電位よりも大きい（絶対値で）場合でもその差が僅かな場合には地汚れが発生する。つまり、現像ローラ１５上のトナー１つ１つの帯電には分布が伴い、中にはマイナス側に高く帯電したトナーも存在する。その場合、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位が、現像ローラ１５の表面電位に等しい場合や、現像ローラ１５の表面電位よりも大きい（絶対値で）場合でもその差が僅かな場合には高帯電トナーが感光体ドラム１１に移動してしまい、地汚れが発生する。

そこで、実施の形態１の画像形成装置１では、感光体ドラム１１上の非露光部のトナー反射濃度を監視し、地汚れが発生する感光体ドラム１１の非露光部の表面電位からトナー帯電位を求め、そのトナー帯電位に基づいて、電圧条件を制御して地汚れが発生しない、トナー供給ローラ１６へ印加するトナー供給電圧を補正して印加する。そして、現像ローラ１５上のトナー層の電位を制御する。具体的には、
感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）
−トナー層が形成された現像ローラ１５の表面電位（約−３１０Ｖ）＝約−１９０Ｖ
となるように印加電圧を補正する。つまり、現像ローラ１５の表面電位のうち、現像電圧−２５０Ｖを差し引いた分であるトナー層の電位が約−６０Ｖとなるようにトナー供給電圧を補正してトナー供給ローラ１６に印加する。このように、トナー供給ローラ１６は、現像剤層電位制御部材として現像ローラ１５上のトナー層の電位を制御する。

以上のように、トナー供給ローラ１６へ印加するトナー供給電圧を補正するための、本実施の形態の画像形成装置１におけるトナー供給電圧の決定処理の方法について、図３に示すトナー供給電圧の決定処理の流れを示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

先ず、演算部３１は、環境センサ２４で検出される装置内の温度及び湿度情報に基づいて環境レベル値を求め、記憶部３５内に記憶されている帯電電圧の環境テーブル３６から、求めた環境レベル値に対応した帯電電圧値を決定する（ステップＳＴ１０１）。

ここで、環境レベル値とは、環境センサ２４により測定した温度と湿度の関係から演算部３１で演算して求めた値である。また、図４のグラフに示すように温度と絶対湿度により段階的に６つのレベルに区分けされ、各環境エリアはレベル１〜レベル６とされる。例えば、３０℃、８０％の高温高湿環境はレベル１、２５℃、４５％の室温環境はレベル３、１０℃、２０％の低温低湿環境はレベル６の各エリアに該当する値となる。一方、図５は、帯電電圧の環境テーブル３６の内容を示したものである。例えば、環境レベル値がレベル３に該当する場合、帯電電圧として帯電環境テーブル電圧値の−１０００Ｖが選択される。

図６は、帯電ローラ１２に印加する帯電電圧と、これによって帯電される感光体ドラム１１の表面の帯電電位の対応関係を、環境別に示したグラフである。

以下、この図６を参照しながら、帯電電圧の環境テーブル３６の内容の決め方について説明する。図６に示すように、環境レベルが異なる場合でも、帯電ローラ１２に印加する帯電電圧に対する感光体ドラム１１の帯電電位の増加の傾きは同一であるが、環境レベル値が小さいほど感光体ドラム１の帯電が開始される帯電電圧（放電開始電圧）が低くなる。例えば、感光体帯電電位を−５００Ｖとする場合、印加する帯電電圧の電圧値は環境レベル１では−９００Ｖ、環境レベル３では−１０００Ｖ、環境レベル６では−１１５０Ｖとなる。図５に示す帯電電圧の環境テーブル３６の帯電環境テーブル電圧は、以上のように、図６のデータを基に、各環境レベルにおいて、感光体帯電電位を−５００Ｖとする帯電電圧を記憶させたものである。

帯電電圧として、選択された帯電環境テーブル電圧値（環境レベル３では−１０００Ｖ）の電圧が帯電ローラ２４に印加されると共に、現像ローラ１５及びトナー供給ローラ１６には、常に一定の現像電圧及びトナー供給電圧が印加される（ステップＳＴ１０２）。本実施の形態では、例えば現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧がそれぞれ印加される。

次に、環境テーブル３６により決定した帯電電圧（−１０００Ｖ）からある一定の時間毎に５０Ｖずつ印加電圧の絶対値を小さくしていきながら、濃度センサ２３により感光体ドラム１１の表面のトナー反射率を計測してトナー反射濃度を求める地汚れ検知動作を実行する（ステップＳＴ１０３）。ここでの地汚れ検知動作の実施方法について、以下に説明する。

図７は、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧及び濃度センサ２３の出力値のタイムチャートであり、図８〜図１２は、タイムチャートの各時間領域（経過期間）における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。尚、ここでは、環境レベルはレベル３とし、現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧がそれぞれ「オン」時に印加される。

帯電電圧は、起動後直ちに−１０００Ｖとなり、所定の経過時間Ｔ毎に絶対値で５０Ｖずつ電圧が低下するように制御される。説明の中で、各経過期間Ｔ_ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）を矢印で示す場合、指定された経過時間Ｔの時間領域を示すものとする。

説明図８は、図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_１での動作状態を示し、説明図８の感光体ドラム１１の領域（１）は、−１０００Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電される領域である。またタイムチャートには、各経過期間に、帯電ローラ１２によって帯電される感光体ドラム１１の領域番号を付し、更に、濃度センサ２３によって検出される感光体ドラム１１の領域に同領域番号を付している。

説明図９は、図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_２での動作状態を示し、説明図９の感光体ドラム１１の領域（２）は、−９５０Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電される領域である。説明図１０は、図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_３での動作状態を示し、説明図１０の感光体ドラム１１の領域（３）は、−９００Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電される領域である。また、この経過期間Ｔ_３では、濃度センサ２３が感光体ドラム１１の領域（１）（−１０００Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域）を監視するが、領域（１）では地汚れが発生していないので、濃度センサ２３からは地汚れ検出の出力はない。尚、濃度センサ２３は、地汚れが発生してない場合には、「有」に相当する信号を出力し、地汚れが発生している場合には、「無」に相当する信号を出力するものとする。

説明図１１は、図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_４での動作状態を示し、説明図１１の感光体ドラム１１の領域（５）は、−８００Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電される領域である。また、この経過期間Ｔ_４では、濃度センサ２３が感光体ドラム１１の領域（３）（−９００Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域）を監視するが、領域（３）では地汚れが発生していないので、濃度センサ２３からは地汚れ検出の出力はない。

説明図１２は、図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_５での動作状態を示し、説明図１２の感光体ドラム１１の領域（７）は、−７００Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電される領域である。また、この経過期間Ｔ_５では、濃度センサ２３が感光体ドラム１１の領域（５）（−８００Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域）を監視し、領域（５）では地汚れが発生しているため、濃度センサ２３からは地汚れ検出に相当する信号が出力される。

以上のように、濃度センサ２３は、感光体ドラム１１の回転によるタイムラグにより、経過時間Ｔにして２Ｔ期間前に帯電ローラ１２によって帯電された領域を検出するため、このことから、地汚れが発生している領域における帯電電圧を算出する（ステップＳＴ１０４）。ここでは、地汚れが発生した領域（５）における帯電電圧の値は、−８００Ｖである。

次に、以上に述べた地汚れ検知動作で得られた地汚れ発生時の帯電電圧（−８００Ｖ）から、次にトナー供給電圧を決定する（ステップＳＴ１０５）。このトナー供給電圧の決定方法について以下に説明する。

図１３は、現像電圧とトナー供給電圧との差と、現像ローラ１５上のトナー電位の関係を示すグラフである。同図中、実線はトナーの帯電が正常の場合を表し、破線はトナーの帯電が異常な場合を表している。同グラフに示すように、トナー帯電が正常でも異常でもトナー供給電圧が現像電圧に対してマイナス側に大きくなるとトナー電位もマイナス側に大きくなる。これはトナー供給電圧の方がマイナス側に大きくなるに従って現像ローラ１５に供給されるトナーが増え、現像ローラ１５の表面へ付着するトナーの量が多くなるためである。

図１４は、地汚れ検知の検証を行い、地汚れの発生する帯電電圧と、そのときに現像ローラ表面の電位が適正な電位になるために必要となる、現像ローラ５へ印加する電圧（現像電圧）とトナー供給ローラ６へ印加する電圧（トナー供給電圧）との差と、の関係を表したグラフである。但し、ここでは、現像電圧は−２５０Ｖの固定値とし、環境レベルは３とする。図１５は、図１４に基づいて導き出されたトナー供給電圧補正テーブル３７の内容である。この図１５に示すトナー供給電圧補正テーブル３７に基づいて、地汚れを検知したときの帯電電圧に対応する、トナー供給電圧及び現像電圧が決定される。

前記した図７のタイムチャートでは、トナー帯電が正常の場合の地汚れ検知動作の結果を示しているが、この場合、電圧補正は以下のような解釈のもとに決定される。

地汚れ発生時の帯電電圧−８００Ｖから、このときの感光体ドラム１１の表面の帯電電位は約−３００Ｖ（図６参照）である。一方、現像ローラ１５の表面電位は、現像電圧−２５０Ｖと正常時のトナー帯電電位−６０Ｖ（図１３参照）を合わせて−３１０Ｖとなるため、感光体ドラム１１と現像ローラ１５の表面の電位がほぼ等しくなる。このため、感光体ドラム１１へトナーが付着し、地汚れが発生したことがわかる。この場合は正常なトナーを使用し、トナー電位は約−６０Ｖであることが分かっていたが、もし分かっていなくても、前記の検証結果からトナー電位が約−６０Ｖ付近にあることが推測できる。この場合には、図１５の内容を収めたトナー供給電圧補正テーブル３７に基づいて、現像電圧とトナー供給電圧の差は変更する必要がなく、トナー供給電圧は−４００Ｖ、現像電圧は−２５０Ｖと決定される。尚、このとき、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）と現像ローラ１５の表面電位（−３１０Ｖ）との差電圧が目標とする−１９０Ｖに設定されている。

次にトナー帯電が異常な場合の補正方法を述べる。図１６は、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作のタイムチャートである。尚、同図に示す感光体ドラム１１の領域（１）〜（７）は、前記した図７のタイムチャートで設定した感光体ドラム１１の領域と同様に設定しており、濃度センサ２３も同様に、感光体ドラム１１の回転によるタイムラグにより、経過時間Ｔにして２Ｔ期間前に帯電ローラ１２によって帯電された領域を検出していることを示している。

図１６のタイムチャートによれば、地汚れが発生し始めている領域（２）における帯電電圧が−９５０Ｖ付近であることが分かり、このことから帯電電圧が−９５０Ｖ付近から地汚れが発生していることが分かる。この時の感光体ドラム１１の表面の帯電電位は約−４５０Ｖ（図６参照）であり、また現像ローラ１５の表面の電位も約−４５０Ｖであると推定できることから、このときのトナーの電位は−４５０Ｖから現像電圧の−２５０Ｖを差引いた約−２００Ｖと推測される。そこで図１３の破線を参照すると、トナーが−２００Ｖに帯電している状態の場合、現像電圧とトナー供給電圧の差を約−５０Ｖにすればトナー電位が約−６０Ｖとなり、汚れの発生しにくさは正常時と同じになる。

よってこの場合には、図１５の内容を収めたトナー供給電圧補正テーブル３７に基づいて、トナー供給電圧は−３００Ｖ、現像電圧は−２５０Ｖと決定される。尚、この場合も、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）と現像ローラ１５の表面電位（−３１０Ｖ）との差電圧が目標とする−１９０Ｖに設定される。

以上のように、補正電圧を決定する場合は、地汚れ発生時の帯電電圧からトナー供給電圧と現像電圧（例えば、固定値＝−２５０Ｖ）の差を決定すれば良く、図１５の内容を収めたトナー供給電圧補正テーブル３７に示したトナー供給電圧と現像電圧が印加される。尚、図１５は、図５に示す環境レベル３の場合のトナー供給電圧補正テーブルであるが、各環境レベルに応じたトナー供給電圧補正テーブルを図１５と同様に用意する。

以上のようにして、本実施の形態の画像形成処理装置による、地汚れ検知によるトナー供給電圧の決定処理が完了する。この処理方法によれば、トナーの帯電状態が変化した場合でも地汚れの発生しにくさはトナー帯電が正常な場合と変わらず、汚れの発生を防ぐことができる。また、上記したトナー供給電圧の決定処理は、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、また印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミング等で行う。また本実施の形態で示した各値は一例に過ぎず、テーブル値等については、使用するプロセス材料の特性やプロセス速度などの条件に合わせて、適宜最適値を設定すれば良い。

以上のように、本実施の形態１の画像形成装置によれば、感光体ドラム上の地汚れを濃度センサにより検知し、地汚れの発生する帯電電圧からトナー供給電圧を決定することにより、現像ローラに過剰にトナーが供給されなくなってトナー電位を正常に保つことができ、地汚れの発生を防ぐことができる。また、本実施の形態では、実際の印刷時には感光体ドラム１１の表面電位は一定（例えば−５００Ｖ）に保たれるため、露光ヘッド１３により感光体ドラム１１上へ書き込まれたハーフパターンや階調が適正に潜像として書き込まれるので、ハーフパターンや階調の再現性を損なうことがない。

実施の形態２．
図１７は、本発明に基づく画像形成装置の実施の形態２の要部構成を示す要部構成図である。

同図に示すように、本実施の形態の画像形成装置１０１は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色を印刷可能な電子写真式カラープリンタとしての構成を備えている。画像形成装置１０１の内部には、印刷媒体２２の搬送経路に沿ってその上流側から順に、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナーを搭載してそれぞれのトナー像を形成する４つの感光体ドラムユニット１１１〜１１４が配置されている。各感光体ドラムユニットは、同一の構成を有し、例えば、ブラック（Ｋ）の感光体ドラムユニット１１１に示すように、実施の形態１で説明した感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、露光ヘッド１３、現像装置１４、感光体クリーニングブレード２０から構成されている。従ってこれ等についての詳細な説明はここでは省略する。

転写部材である転写ベルト１１７は、例えばポリアミドなどからなる半導体のベルト状部材であり、感光体ドラムユニット１１１〜１１４の各感光体ドラム１１に接触するように配置されている。各感光体ドラム１１との接触部には、それぞれの感光体ドラム１１に対向する位置に例えば発砲性弾性体からなる４つの転写ローラ１８が配置されている。そして転写ベルト１１７は、トナーを担持する現像剤担持部材でもある。

転写ベルトクリーニングブレード１１６は、媒体の搬送経路の最も上流側にある感光体ドラムユニット１１１の、更に転写ベルト１１７の回転上流側に配置され、転写ベルト１１７上に転写したトナーが感光体ドラムユニット１１１に戻らないように、転写ベルト１１７からトナーを掻き落とす。濃度センサ１１５は、前記した実施の形態１の濃度センサ２３と同様、発光ダイオードと受光ダイオードからなるフォトセンサであるが、ここでは媒体の搬送経路の最も下流側にある感光体ドラムユニット１１４と転写ベルトクリーニングブレード１１６の間に配置されている。この位置で、転写ベルト１１７上に転写されたトナー像の濃度を測定することで、各感光体ドラムユニット１１１〜１１４に対応して配置することなく、全ての色のトナー濃度を１つの濃度センサ１１５で測定できる。

転写ベルト１１７の媒体の搬送経路の下流側には定着器２１が備えられ、装置内の所定位置には、装置内の温度及び湿度を検出する環境センサ２４が配置されている。これ等の定着装置２１及び環境センサ２４は、前記した実施の形態１で説明したものと同一のものである。

図１８は、実施の形態２の画像形成装置１０１の制御系１０２の要部構成を示すブロック図である。この制御系１０２の構成は、前記した実施の形態１の画像形成装置１の制御系２（図２）に対して、４つの転写ローラ８に接続されて、演算部３１で設定された転写電圧を印加する転写電圧制御部１２０を新たに加えた構成となっている。またここでは、例えば、帯電電圧制御部３２は、各感光体ドラムユニット１１１〜１１４に備えられた４つの帯電ローラ１２に個々に対応した帯電電圧を印加し、現像電圧制御部３３、及びトナー供給電圧制御部３４も同様に、４つの現像ローラ１５及びトナー供給ローラ１６に個々に対応した帯電電圧を印加する。

以上の構成において、印刷時における各部の基本的な動作について説明する。

各感光体ドラムユニット１１１〜１１４内の動作は、前記した実施の形態１で説明した画像形成装置１の同符号が付された構成要素の動作と全く同じなので、ここでの説明は省略する。各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写電圧制御部１２０により転写電圧が印加されたそれぞれに対応する転写ローラ１８によって、転写ベルト１１７上を搬送されてきた印刷媒体２２上へ転写される。印刷媒体１２上に転写されたトナー像は、定着器２１により印刷媒体１２に定着され印刷動作が完了する。尚、負帯電性のトナーを用いて印刷する際の、帯電電圧、現像電圧、及びトナー供給電圧の役割は、前記した実施の形態１で説明した通りなので、ここでの説明を省略する。

本実施の形態による画像形成装置１０１においても、動作環境が同じであったとしても、印刷枚数、使用頻度、環境放置時間、印刷画像の面積率、トナー追加時、或いは画像形成プロセス材料の特性変化など様々な要因によっては、同一の電圧条件でもトナー供給ローラ１６から現像ローラ１５上に過剰にトナーが供給されてしまい、その結果トナー規制ブレード１７を通過したトナー層の単位面積当りのトナー重量が増え、トナー帯電位がマイナス側に大きくなってしまう。

現像ローラ１５の表面電位は、現像ローラ１５に印加される現像電圧と現像ローラ１５上に付着するトナー電位の和であり、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位が現像ローラ１５の表面電位よりも小さい（絶対値で）ときに地汚れが発生する。また前記したように感光体ドラム１１の非露光部の表面電位が、現像ローラ１５の表面電位に等しい場合や、現像ローラ１５の表面電位よりも大きい（絶対値で）場合でもその差が僅かな場合には高帯電トナーが感光体ドラム１１に移動してしまい、地汚れが発生する。

そこで、現像ローラ１５から感光体ドラム１１に移動し、転写ベルト１１７上に転写され、転写ベルト１１７上に担持されるトナーの濃度を測定する濃度センサ１１６を利用して、転写ベルト１１７上の感光体ドラム１１の非露光部に相当する部分に担持されるトナー反射濃度を監視し、地汚れが発生する感光体ドラム１１の非露光部の表面電位からトナー帯電位を求め、そのトナー帯電位に基づいて、電圧条件を制御して地汚れが発生しない、トナー供給ローラ１６へ印加するトナー供給電圧を補正して印加する。そして、現像ローラ１５上のトナー層電位を制御する。尚、本実施の形態では、地汚れ検知動作の際は印刷媒体２２を搬送しない。そのため、地汚れが発生し、現像ローラ１５から感光体ドラム１１上に移動したトナーがあれば、このトナーは感光体ドラム１１上から転写ベルト１１７表面に転写され、濃度センサ１１６によって検出される。

本実施の形態の画像形成装置１０１におけるトナー供給電圧の決定処理の方法について以下に説明する。

先ず、演算部３１は、環境センサ２４で検出される装置内の温度及び湿度情報に基づいて環境レベル値を求め、記憶部３５内に記憶されている帯電電圧の環境テーブル３６から、求めた環境レベル値に対応した帯電電圧値及び転写電圧値を決定する。図１９は、帯電電圧の環境テーブル１２１の内容を示したものである。例えば、環境レベル値がレベル３の場合、帯電電圧として帯電環境テーブル電圧値の−１０００Ｖが選択され、転写電圧として転写環境テーブル電圧値の＋３２００Ｖが選択される。図１９の帯電電圧の環境テーブル１２１の内容における帯電環境テーブル電圧の決め方は、実施の形態１で、前記した図６を参照しての説明と同じなのでここでの説明は省略する。

帯電電圧として、選択された帯電環境テーブル電圧値（環境レベル３では−１０００Ｖ）の電圧が帯電ローラ２４に印加され、転写電圧として、選択された転写環境テーブル電圧値（環境レベル３では＋３２００Ｖ）の電圧が転写ローラ１８に印加されると共に、現像ローラ１５及びトナー供給ローラ１６には、常に一定の現像電圧及びトナー供給電圧が印加される。本実施の形態では、例えば現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧がそれぞれ印加される。

次に、環境テーブル１２１により決定した帯電電圧（−１０００Ｖ）からある一定の時間毎に５０Ｖずつ印加電圧の絶対値を小さくしていきながら、濃度センサ１１５により転写ベルト１１７の表面のトナー反射率を計測してトナー反射濃度を求める地汚れ検知動作を実行する。ここでの地汚れ検知動作の実施方法について、図１７の要部構成図を参照しながら以下に説明する。

図２０は、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧及び濃度センサ１１５の出力値のタイムチャートである。尚、ここでは、環境レベルはレベル３とし、現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧が、そして転写電圧として＋３２００Ｖの電圧がそれぞれ「オン」時に印加される。尚、同図中の領域（ｎ）（ｎ＝１１，１２，・・・）は、前記した図７での場合と同様に、段階的に低下する帯電電圧の帯電ローラ１２で順次帯電される、感光体ドラム１１の個々の帯電領域を示すものである（図８〜図１２参照）。

地汚れ検知動作は上流側の感光体ドラムユニット１１１（図１７）から行われる。感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作は、図７で説明した手順と似ている。即ち、感光体ドラム１１の領域（１１）が帯電電圧値−１０００Ｖの帯電ローラ１２で帯電され、同様にして、領域（１２）、領域（１３）、・・・・領域（１７）が順次帯電電圧値−９５０Ｖ、−９００Ｖ、・・・・−７００Ｖの帯電ローラ１２で帯電される。そしてこれらの領域が所定のタイムラグの後、順次に転写ベルト１１７に転写されて、濃度センサ１１５（図１７）が、この転写ベルト１１７への転写状態を監視して地汚れを検出する。尚、図２０のタイムチャートでは、簡単のため、濃度センサ１１５が転写ベルト１１７への転写時の状態を監視しているように記述したが、実際には転写ベルト１１７への転写部分が、自身の移動によって濃度センサ１１５の位置に至るまでのタイムラグを生じるものである。

感光体ドラムユニット１１１への電圧（現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧、及び帯電電圧）印加は、感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作が終了した後も、感光ドラムユニット１１２，１１３，１１４についての地汚れ検知動作が終了するまでオンのまま維持される。感光体ドラムユニット１１１の場合、−８００Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域（１５）で、地汚の発生が検出されるが、この場合、前記した実施の形態１で説明したように、地汚れ検知動作のなかで帯電異常がなかったので、図２１に内容を示すトナー供給電圧補正テーブル１２２（図１８）に基づいて、地汚れ検知動作が終了した後も、トナー供給電圧として環境レベル３で標準に印加される−４００Ｖが継続して印加される。尚、図２１のトナー供給電圧補正テーブル１２２の各印加電圧（転写電圧を除く）の決め方は、実施の形態１で、前記した図１３，１４を参照しての説明と同じなのでここでの説明は省略する

感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作が終わったら、引き続き、感光体ドラムユニット１１２の地汚れ検知動作が行われる。感光体ドラムユニット１１２の地汚れ検知動作は、感光体ドラムユニット１１１の場合と同様に、感光体ドラム１１の領域（２１）が帯電電圧値−１０００Ｖの帯電ローラ１２で帯電され、同様にして、領域（２２）、領域（２３）、・・・・領域（２７）が順次帯電電圧値−９５０Ｖ、−９００Ｖ、・・・・−７００Ｖの帯電ローラ１２で帯電される。そしてこれらの領域が所定のタイムラグの後、順次に転写ベルト１１７に転写されて、濃度センサ１１５が、この転写ベルト１１７への転写状態を監視して地汚れを検出する。尚、ここでも転写ベルト１１７への転写部分が、自身の移動によって濃度センサ１１５の位置に至るまでのタイムラグを省略している。

各感光体ドラムユニット１１１〜１１４は、図２０のタイムチャートにおける感光ドラムユニット１１２と同様に、他の感光体ドラムユニット（ここでは１１１）の地汚れ検地動作が始まるとき、現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧、帯電電圧がそれぞれ印加される。ここでのトナー供給電圧は、環境レベル３で標準に印加される−４００Ｖが印加される。

感光体ドラムユニット１１２の場合、−８００Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域（２５）で、地汚の発生が検出されるが、この場合、前記した実施の形態１で説明したように、地汚れ検知動作のなかで帯電異常がなかったので、図２１に内容を示すトナー供給電圧補正テーブル１２２（図１８）に基づいて、地汚れ検知動作が終了した後も、トナー供給電圧として環境レベル３で標準に印加される−４００Ｖが継続して印加される。

図２０のタイムチャートでは示さないが、同様にして感光体ドラムユニット１１３の地汚れ検知動作、及び感光ドラム１１４の地汚れ検知動作が行われる。

次にトナー帯電が異常な場合の補正方法を述べる。図２２は、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作タイムチャートである。尚、ここでは、環境レベルはレベル３とし、現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧が、そして転写電圧として＋３２００Ｖの電圧がそれぞれ「オン」時に印加される。尚、同図中の領域（ｎ）（ｎ＝１１，１２，・・・）は、前記した図７での場合と同様に、段階的に低下する帯電電圧の帯電ローラ１２で順次帯電される、感光体ドラム１１の個々の帯電領域を示すものである（図８〜図１２参照）。

地汚れ検知動作は、前記した図２０の動作時と同様に、上流側の感光体ドラムユニット１１１（図１７）から行われる。感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作は、感光体ドラム１１の領域（１１）が帯電電圧値−１０００Ｖの帯電ローラ１２で帯電され、同様にして、領域（１２）、領域（１３）、・・・・領域（１７）が順次帯電電圧値−９５０Ｖ、−９００Ｖ、・・・・−７００Ｖの帯電ローラ１２で帯電される。そしてこれらの領域が所定のタイムラグの後、順次に転写ベルト１１７に転写されて、濃度センサ１１５が、この転写ベルト１１７への転写状態をチェックして地汚れを検出する。尚、図２２のタイムチャートでは、簡単のため、濃度センサ１１５が転写ベルト１１７への転写直後の状態をチェックしているように記述したが、実際には転写ベルト１１７への転写部分が、自身の移動によって濃度センサ１１５の位置に至るまでのタイムラグを生じるものである。

感光体ドラムユニット１１１への電圧（現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧、及び帯電電圧）印加は、感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作が終了した後も、感光ドラムユニット１１２，１１３，１１４についての地汚れ検知動作が終了するまでオンのまま維持される。ここでの感光体ドラムユニット１１１の場合、−９５０Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域（１２）で、地汚の発生が検出される。この場合、前記した実施の形態１で説明したように、トナー帯電異常があったので、図２１に内容を示すトナー供給電圧補正テーブル１２２（図１８）に基づいて、トナー供給電圧が−３００Ｖに補正されるように判断され、地汚れ検知動作が終了した後の時刻ｔ_１で、トナー供給電圧が−４００Ｖから−３００Ｖに変更される。

感光体ドラムユニット１１１の地汚れ検知動作が終わったら、引き続き、感光体ドラムユニット１１２の地汚れ検知動作が行われる。感光体ドラムユニット１１２の地汚れ検知動作は、感光体ドラムユニット１１１の場合と同様に、感光体ドラム１１の領域（２１）が帯電電圧値−１０００Ｖの帯電ローラ１２で帯電され、同様にして、領域（２２）、領域（２３）、・・・・領域（２７）が順次帯電電圧値−９５０Ｖ、−９００Ｖ、・・・・−７００Ｖの帯電ローラ１２で帯電される。そしてこれらの領域が所定のタイムラグの後、順次に転写ベルト１１７に転写されて、濃度センサ１１５が、この転写ベルト１１７への転写状態をチェックして地汚れを検出する。尚、ここでも転写ベルト１１７への転写部分が、自身の移動によって濃度センサ１１５の位置に至るまでのタイムラグを省略している。

各感光体ドラムユニット１１１〜１１４は、図２２のタイムチャートにおける感光ドラムユニット１１２と同様に、他の感光体ドラムユニット（ここでは１１１）の地汚れ検地動作が始まるとき、現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧、帯電電圧がそれぞれ印加される。ここでのトナー供給電圧は、環境レベル３で標準に印加される−４００Ｖが印加される。

ここでの感光体ドラムユニット１１２の場合、−９５０Ｖの帯電ローラ１２によって帯電された領域（２２）で、地汚の発生が検出される。この場合、前記した実施の形態１で説明したように、トナー帯電異常があったので、図２１に内容を示すトナー供給電圧補正テーブル１２２（図１８）に基づいて、トナー供給電圧が−３００Ｖに補正されるように判断され、地汚れ検知動作が終了した後の時刻ｔ_２で、トナー供給電圧が−４００Ｖから−３００Ｖに変更される。

図２２のタイムチャートでは示さないが、同様にして感光体ドラムユニット１１３の地汚れ検知動作、及び感光ドラム１１４の地汚れ検知動作が行われる。

以上のように、補正電圧を決定する場合は、地汚れ発生時の帯電電圧から、図２１の内容を収めたトナー供給電圧補正テーブル１２２に示したトナー供給電圧と現像電圧が印加される。尚、図２１は、環境レベル３の場合のトナー供給電圧補正テーブルであるが、各環境レベルに応じたトナー供給電圧補正テーブルを図２１と同様に用意する。

以上のようにして、本実施の形態の画像形成処理装置による、地汚れ検知によるトナー供給電圧の決定処理が完了する。この処理方法によれば、トナーの帯電状態が変化した場合でも地汚れの発生しにくさはトナー帯電が正常な場合と変わらず、汚れの発生を防ぐことができる。また、上記したトナー供給電圧の決定処理は、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、また印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミング等で行う。また本実施の形態で示した各値は一例に過ぎず、テーブル値等については、使用するプロセス材料の特性やプロセス速度などの条件に合わせて、適宜最適値を設定すれば良い。

尚、本実施の形態では、転写ベルトは印刷媒体を搬送する搬送ベルトとしての役割を兼ねるものであったが、この構成に限定されるものではなく、転写ベルトが中間転写ベルトのように、搬送ベルトとしての役割を兼ねないものであってもよい。

以上のように、本実施の形態２の画像形成装置によれば、カラー印刷装置等の場合でも簡単な構成で転写ベルト上の地汚れを濃度センサにより検知し、地汚れの発生する帯電電位条件からトナー供給電圧を決定することにより、現像ローラに過剰にトナーが供給されなくなるため、トナー電位を正常に保つことができ、地汚れの発生を防ぐことができる。また、本実施の形態では、実際の印刷時には感光体ドラム１１の表面電位は一定（例えば−５００Ｖ）に保たれるため、露光ヘッド１３により感光体ドラム１１上へ書き込まれたハーフパターンや階調が適正に潜像として書き込まれるので、ハーフパターンや階調の再現性を損なうことがない。

実施の形態３．
図２３は、本発明に基づく実施の形態３の画像形成装置の制御系１５２の要部構成を示すブロック図である。

この制御系１５２を採用する画像形成装置が、前記した図２に示す実施の形態１の制御系２と主に異なる点は、トナー規制ブレード１７（図１）に、演算部３１で設定されトナー規制電圧を印加するトナー規制電圧制御部１５３が追加された点と、記憶部にトナー規制電圧補正テーブル１５４が設定された点である。従って、この制御系１５２を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

本実施の形態３の画像形成装置の印刷時における各部の基本的な動作について説明する。尚、本実施の形態３の画像形成装置の要部構成は、図１に示す前記した実施の形態１の画像形成装置１と変わらないため、説明に際しては図１の要部構成図を参照する。

実施の形態３の画像形成装置では、感光体ドラム１１上の非露光部のトナー反射濃度を監視し、地汚れが発生する感光体ドラム１１の非露光部の表面電位からトナー帯電位を求め、そのトナー帯電位に基づいて、電圧条件を制御して地汚れが発生しない、トナー規制ブレード１７へ印加するトナー規制電圧を補正して印加する。そして、現像ローラ１５上のトナー層の電位を制御する。具体的には、
感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）
−トナー層が形成された現像ローラ１５の表面電位（約−３１０Ｖ）＝約−１９０Ｖ
となるように印加電圧を補正する。つまり、現像ローラ１５の表面電位のうち、現像電圧−２５０Ｖを差し引いた分であるトナー層の電位が約−６０Ｖとなるようにトナー規制電圧を補正してトナー規制ブレード１７に印加する。このように、トナー規制ブレード１７は、現像剤層電位制御部材として現像ローラ１５上のトナー層の電位を制御する。

以上のように、トナー規制ブレード１７へ印加するトナー規制電圧を補正するための、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー規制電圧の決定処理の方法について、図２４に示す決定処理の流れを示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

先ず、演算部３１は、環境センサ２４で検出される装置内の温度及び湿度情報に基づいて環境レベル値を求め、記憶部３５内に記憶されている帯電電圧の環境テーブル３６から、求めた環境レベル値に対応した帯電電圧値を決定する（ステップＳＴ２０１）。

ここで、環境レベル値とは、環境センサ２４により測定した温度と湿度の関係から演算部３１で演算して求めた値であり、図４のグラフに示すように絶対湿度を段階的に６つのレベルに区分けして示すレベル値である。例えば、３０℃、８０％の高温高湿環境はレベル１、２５℃、４５％の室温環境はレベル３、１０℃、２０％の低温低湿環境はレベル６となる。また、図５は、帯電電圧の環境テーブル３６の内容を示したものである。例えば、環境レベル値がレベル３の場合、帯電電圧として帯電環境テーブル電圧値の−１０００Ｖが選択される。

帯電電圧として、選択された帯電環境テーブル電圧値（環境レベル３では−１０００Ｖ）の電圧が帯電ローラ２４に印加されると共に、現像ローラ１５、トナー供給ローラ１６及びトナー規制ブレード１７には、常に一定の現像電圧、トナー供給電圧、及びトナー規制電圧が印加される（ステップＳＴ２０２）。本実施の形態では、例えば現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧が、そしてトナー規制電圧として−３５０Ｖがそれぞれ印加される。

次に、環境テーブル３６により決定した帯電電圧（−１０００Ｖ）からある一定の時間毎に５０Ｖずつ印加電圧の絶対値を小さくしていきながら、濃度センサ２３により感光体ドラム１１の表面のトナー反射率を計測してトナー反射濃度を求める地汚れ検知動作を実行する（ステップＳＴ２０３）。ここでの地汚れ検知動作の計測の方法について、以下に説明する。

図２５は、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧、トナー規制電圧、及び濃度センサ２３の出力値のタイムチャートである。尚、同図に示す感光体ドラム１１の領域（１）〜（７）は、前記した図７のタイムチャートで設定した感光体ドラム１１の領域と同様に設定しており、濃度センサ２３も同様に、感光体ドラム１１の回転によるタイムラグにより、経過時間Ｔにして２Ｔ期間前に帯電ローラ１２によって帯電された領域を検出していることを示している（図８〜図１２参照）。尚、ここでは、環境レベルはレベル３とし、現像電圧として−２５０Ｖの電圧が、トナー供給電圧として−４００Ｖの電圧が、そしてトナー規制電圧として−３５０Ｖの電圧がそれぞれ「オン」時に印加される。

帯電電圧は、起動後直ちに−１０００Ｖとなり、所定の経過時間Ｔ毎に絶対値で５０Ｖずつ電圧が低下するように制御される。このタイムチャートによれば、感光体ドラム１１の領域（５）で初めて地汚れの発生が認められ、この領域（５）が帯電されたときの帯電ローラ１２に印加された帯電電圧を算出する（ステップＳＴ２０４）。ここでは、地汚れが発生した領域（５）における帯電電圧の値は、−８００Ｖである。

次に、以上に述べた地汚れ検知動作で得られた地汚れ発生時の帯電電圧（−８００Ｖ）から、次にトナー規制電圧を決定する（ステップＳＴ２０５）。このトナー規制電圧の決定方法について以下に説明する。

図２６は、現像電圧とトナー規制電圧との差と、現像ローラ１５上のトナー電位の関係を示すグラフである。同図中、実線はトナーの帯電が正常の場合を表し、破線はトナーの帯電が異常な場合を表している。同グラフに示すように、トナー帯電が正常でも異常でもトナー規制電圧が現像電圧に対してマイナス側に大きくなるとトナー電位もマイナス側に大きくなる。これはトナー規制電圧の方がマイナス側に大きくなるに従ってトナーに注入される電荷が増えるためと考えられる。またトナー規制電圧が現像電圧に対してプラス側に大きくしたときにトナー電位が小さくなるのは、トナーの電荷がトナー規制ブレード側に放電されているためと考えられる。

図２７は、地汚れ検知の検証を行い、地汚れの発生する帯電電圧と、そのときに現像ローラ表面の電位が適正な電位になるために必要となる、現像ローラ５へ印加する電圧（現像電圧）とトナー規制ブレード１７へ印加する電圧（トナー規制電圧）との差と、の関係を表したグラフである。但し、ここでは、現像電圧は−２５０Ｖの固定値とし、環境レベルは３とする。図２８は、図２７に基づいて導き出されたトナー規制電圧補正テーブル１５４の内容である。この図２８に示すトナー規制電圧補正テーブル１５４に基づいて、地汚れを検知したときの帯電電圧に対応する、トナー規制電圧及び現像電圧が決定される。

前記した図２５のタイムチャートでは、トナー帯電が正常の場合の地汚れ検知動作の結果を示しているが、この場合、電圧補正は以下のような解釈のもとに決定される。

地汚れ発生時の帯電電圧−８００Ｖから、このときの感光体ドラム１１の表面の帯電電位は約−３００Ｖ（図６参照）である。一方、現像ローラ１５の表面電位は、現像電圧−２５０Ｖと正常時のトナー帯電電位−６０Ｖ（図２６参照）を合わせて−３１０Ｖとなるため、感光体ドラム１１と現像ローラ１５の表面の電位がほぼ等しくなる。このため、感光体ドラム１１へトナーが付着し、地汚れが発生したことがわかる。この場合は正常なトナーを使用し、トナー電位は約−６０Ｖであることが分かっていたが、もし分かっていなくても、前記の検証結果からトナー電位が約−６０付近にあることが推測できる。この場合には、図２８の内容を収めたトナー規制電圧補正テーブル１５４に基づいて、現像電圧とトナー規制電圧の差は変更する必要がなく、トナー規制電圧は−３５０Ｖ、現像電圧は−２５０Ｖと決定される。尚、このとき、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）と現像ローラ１５の表面電位（−３１０Ｖ）との差電圧が目標とする−１９０Ｖに設定されている。

次にトナー帯電が異常な場合の補正方法を述べる。図２９は、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作タイムチャートである。尚、同図に示す感光体ドラム１１の領域（１）〜（７）は、前記した図７のタイムチャートで設定した感光体ドラム１１の領域と同様に設定しており、濃度センサ２３も同様に、感光体ドラム１１の回転によるタイムラグにより、経過時間Ｔにして２Ｔ期間前に帯電ローラ１２によって帯電された領域を検出していることを示している。

図２９のタイムチャートによれば、地汚れが発生し始めている領域（２）における帯電電圧が−９５０Ｖ付近であることが分かり、このことから帯電電圧が−９５０Ｖ付近から地汚れが発生していることが分かる。この時の感光体ドラム１１の表面の帯電電位は約−４５０Ｖ（図６参照）であり、また現像ローラ１５の表面の電位も約−４５０Ｖであると推定できることから、このときのトナーの電位は−４５０Ｖから現像電圧の−２５０Ｖを差引いた約−２００Ｖと推測される。そこで図２６を参照すると、トナーが−２００Ｖに帯電している状態の場合、現像電圧とトナー供給電圧の差を約＋５０Ｖにすればトナー電位が約−６０Ｖとなり、汚れの発生しにくさは正常時と同じになる。

よってこの場合には、図２８の内容を収めたトナー規制電圧補正テーブル１５４に基づいて、トナー規制電圧は−２００Ｖ、現像電圧は−２５０Ｖと決定される。尚、この場合も、感光体ドラム１１の非露光部の表面電位（−５００Ｖ）と現像ローラ１５の表面電位（−３１０Ｖ）との差電圧が目標とする−１９０Ｖに設定される。

従って、通常補正する場合は、地汚れ発生時の帯電電圧から図２８の内容を収めたトナー規制電圧補正テーブル１５４によりトナー規制電圧と現像電圧（例えば、固定値＝−２５０Ｖ）の差を決定すれば良く、図２８中のトナー規制電圧、現像電圧、トナー供給電圧が印加される。尚、図２８は、図５の環境レベル３の場合のトナー規制電圧補正テーブルであるが、各環境に応じたトナー規制電圧補正テーブルを図２８と同様に用意する。

以上のようにして、本実施の形態の画像形成処理装置による、地汚れ検知によるトナー規制電圧の決定処理が完了する。この処理方法によれば、トナーの帯電状態が変化した場合でも地汚れの発生しにくさはトナー帯電が正常な場合と変わらず、汚れの発生を防ぐことができる。また、上記したトナー供給電圧の決定処理は、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、また印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミング等で行う。

また本実施の形態では、前記した実施の形態１の場合と同様に、感光体ドラム上の濃度センサを利用し、トナー反射濃度の変化から地汚れを検出したが、他に前記した実施の形態２のように転写ベルトに濃度センサを設け、転写ベルトのトナー反射濃度の変化により地汚れを検知する方法も可能である。

また、本実施の形態で示した各値は一例に過ぎず、テーブル値等については、使用するプロセス材料の特性やプロセス速度などの条件に合わせて、適宜最適値を設定すれば良い。

更に、本実施の形態では、地汚れ検知による電圧制御はトナー規制電圧を対象としたが、トナー規制電圧と共にトナー供給電圧を対象とすることも可能である。

以上のように、本実施の形態３の画像形成装置によれば、感光体ドラム上の地汚れを濃度センサにより検知し、地汚れの発生する帯電電圧からトナー規制電圧を決定することにより、トナーが過剰に帯電されることがなくなり、また現像ローラに過剰にトナーが供給されなくなってトナー電位を正常に保つことができ、地汚れの発生を防ぐことができる。また、本実施の形態では、実際の印刷時には感光体ドラム１１の表面電位は一定（例えば−５００Ｖ）に保たれるため、露光ヘッド１３により感光体ドラム１１上へ書き込まれたハーフパターンや階調が適正に潜像として書き込まれるので、ハーフパターンや階調の再現性を損なうことがない。

実施の形態４．
図３０は、本発明に基づく実施の形態４の画像形成装置の、トナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理の実行タイミングを示すフローチャートである。

前記した実施の形態１乃至３の画像形成装置では、トナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理は、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミングなどで行ってきた。しかしながら、例えば環境レベルが変わって間もない時などには、トナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理が行われた後、次のトナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理タイミングまでの間においても地汚れが発生してしまうことがある。

このような事態に対処するすため、本実施の形態の画像形成装置では、印刷中の感光体ドラム上の非露光部又は転写ベルト上の感光体ドラムの非露光部に相当する部分のトナー濃度反射率を検出することで、印刷工程中（印刷動作時）における地汚れの発生を検知し、それをきっかけとしてトナー供給電圧及びトナー規制電圧の決定処理を行う。

尚、本実施の形態４の画像形成装置におけるトナー供給電圧又はトナー規制電圧の決定処理は、前記した実施の形態１乃至３の画像形成装置で説明した方法によって行うものであり、これらの方法についてのここでの説明は省略する。

図３０のフローチャートに基づいて、本実施の形態の画像形成装置によるトナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理の実行タイミングについて以下に説明する。

先ず、印刷を開始する前の、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、更には印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミング等の通常設定タイミングで、トナー供給電圧又はトナー規制電圧の決定処理を行う（ステップＳＴ３０１）。次に通常の印刷工程を開始し（ステップＳＴ３０２）、その工程中に、前後する印刷媒体間などの感光体ドラム上の非露光部、或いは同部分に相当する転写ベルト上の反射率を濃度センサによって測定する（ステップＳＴ３０３）。この時、もし非画像部（感光体の非露光部或いは同部分に相当する転写ベルト上）にもかかわらずトナー付着を示す出力が濃度センサから出力された場合（ステップＳＴ３０４、ＹＥＳ）、ステップ３０１に戻って印刷ジョブを中断して再度トナー供給電圧又はトナー規制電圧の決定処理を行ない、トナー付着を示す出力が濃度センサから出力されない場合には（ステップＳＴ３０４、ＮＯ）、印刷が続行される。これらのステップ３０３，３０４の処理は印刷が終了するまで繰り返される（ステップＳＴ３０５）。

従って、実施の形態４の画像形成装置では、印刷工程中に地汚れが発生した場合、その時点でトナー供給電圧又はトナー規制電圧の決定処理を実行して、地汚れが発生しないトナー供給電圧又はトナー規制電圧を印加する。

以上のように、実施の形態４の画像形成装置によれば、印刷を開始する前の、例えば装置の電源をオンにするタイミングや、環境レベルが変動するタイミング、更には印刷カウントが一定の枚数を経過するタイミング等の通常設定タイミングでのトナー供給電圧又はトナー規制電圧の決定処理間の印刷工程中に、地汚れが発生してしまった場合でも、直ちに発生した地汚れを解消することができる。

尚、前記した各実施の形態では、本発明を、電子写真式プリンタに採用した例で示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）、ファクシミリ、スキャナー、複写装置などの装置にも適用可能である。また、各実施の形態においては、１成分接触現像方式のプリンタに利用する例について説明したが、１成分非接触現像方式、２成分現像方式にも利用できる。更に、実施の形態２では、転写ベルト上を媒体が搬送されるタンデム型カラープリンタについて説明したが、中間転写ベルトを用いて転写を順次４回行繰り返してカラー画像を形成する、４サイクルカラープリンタにも利用できる。

本発明に基づく画像形成装置の実施の形態１の要部構成を示す要部構成図である。 実施の形態１の画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態１の画像形成装置によるトナー供給電圧の決定処理の流れを示すフローチャートである。 環境レベルと温度と湿度の関係を示すグラフである。 実施の形態１での帯電電圧の環境テーブルの内容を示す図である。 帯電ローラに印加する帯電電圧と、これによって帯電される感光体ドラムの表面の帯電電位の対応関係を、環境別に示したグラフである。 実施の形態１における、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧及び濃度センサの出力値のタイムチャートである。 図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_１における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。 図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_２における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。 図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_３における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。 図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_４における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。 図７のタイムチャートの経過期間Ｔ_４における、画像形成装置１の動作状態を示す動作説明図である。 現像電圧とトナー供給電圧との差と、現像ローラ上のトナー電位の関係を示すグラフである。 地汚れの発生する帯電電圧と、そのときに現像ローラ表面の電位が適正な電位になるために必要となる、現像ローラへ印加する現像電圧とトナー供給ローラへ印加するトナー供給電圧との差と、の関係を表したグラフである。 図１４に基づいて導き出されたトナー供給電圧補正テーブルの内容を示す図である。 実施の形態１における、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作のタイムチャートである。 本発明に基づく画像形成装置の実施の形態２の要部構成を示す要部構成図である。 実施の形態２の画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態２での帯電電圧の環境テーブルの内容を示す図である。 実施の形態２における、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧、転写電圧及び濃度センサの出力値のタイムチャートである。 実施の形態２において、トナー供給電圧補正テーブルの内容を示す図である。 実施の形態２における、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作のタイムチャートである。 本発明に基づく実施の形態３の画像形成装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態３の画像形成装置によるトナー規制電圧の決定処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態３における、地汚れ検知動作時の、帯電電圧、現像電圧、トナー供給電圧、トナー規制電圧及び濃度センサの出力値のタイムチャートである。 現像電圧とトナー規制電圧との差と、現像ローラ上のトナー電位の関係を示すグラフである。 地汚れの発生する帯電電圧と、そのときに現像ローラ表面の電位が適正な電位になるために必要となる、現像ローラへ印加する現像電圧とトナー規制ブレードへ印加するトナー規制電圧との差と、の関係を表したグラフである。 図２７に基づいて導き出されたトナー規制電圧補正テーブルの内容を示す図である。 実施の形態３における、トナー帯電が異常の場合の地汚れ検知動作のタイムチャートである。 本発明に基づく実施の形態４の画像形成装置の、トナー供給電圧或いはトナー規制電圧の決定処理の実行タイミングを示すフローチャートである。

符号の説明

１，１０１ 画像形成装置、
２，１０２，１５２ 制御系、
１１ 感光体ドラム、
１２ 帯電ローラ、
１３ 露光ヘッド、
１４ 現像装置、
１５ 現像ローラ、
１６ トナー供給ローラ、
１７ トナー規制ブレード、
１８ 転写ローラ、
２０ 感光体クリーニングブレード、
２１ 定着器、
２２ 印刷媒体、
２３，１１５ 濃度センサ、
２４ 環境センサ、
３１ 演算部、
３２ 帯電電圧制御部、
３３ 現像電圧制御部、
３４ トナー供給電圧制御部、
３５ 記憶部、
３６，１２１ 帯電電圧の環境テーブル、
３７，１２２ トナー供給電圧補正テーブル、
３８ 印刷カウント記憶部、
１１１〜１１４ 感光体ドラムユニット、
１１６ 転写ベルトクリーニングブレード、
１１７ 転写ベルト、
１２０ 転写電圧制御部、
１５３ トナー規制電圧制御部、
１５４ トナー規制電圧補正テーブル。

Claims (12)

1. 所定の帯電電圧が印加される帯電部材によって帯電される像担持体と、
   前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部材と、
   所定の電圧が印加され、前記静電潜像を現像剤により現像する現像部材上の現像剤層の表面電位を制御する現像剤層電位制御部材と、
   前記露光部材により露光されなかった非露光領域に対応する領域に付着した前記現像剤を検出する現像剤検出部材と、
   前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて、前記現像剤層電位制御部材に印加する電圧を制御する電圧制御部と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤層電位制御部材は、前記静電潜像を現像する現像部材に現像剤を供給する現像剤供給部材であり、
   前記現像剤検出部材は、前記像担持体の回転方向において前記現像部材の下流に設けられ、前記像担持体上の非露光領域に付着した現像剤を検出し、
   前記電圧制御部は、前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて前記現像剤供給部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤層電位制御部材は、前記静電潜像を現像する現像部材上の現像剤量を規制する現像剤規制部材であり、
   前記現像剤検出部材は、前記像担持体の回転方向において前記現像部材の下流に設けられ、前記像担持体上の非露光領域に付着した現像剤を検出し、
   前記電圧制御部は、前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて前記現像剤規制部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記現像部材から前記像担持体上に移動した現像剤が転写される転写部材を有し、
   前記現像剤層電位制御部材は、前記静電潜像を現像する現像部材に現像剤を供給する現像剤供給部材であり、
   前記現像剤検出部は、前記転写部材に対向して設けられ、前記像担持体上の非露光領域に対応した前記転写部材上の領域に付着した現像剤を検出し、
   前記電圧制御部は、前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて前記現像剤供給部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記現像部材から前記像担持体上に移動した現像剤が転写される転写部材を有し、
   前記現像剤層電位制御部材は、前記静電潜像を現像する現像部材上の現像剤量を規制する現像剤規制部材であり、
   前記現像剤検出部は、前記転写部材に対向して設けられ、前記像担持体上の非露光領域に対応した前記転写部材上の領域に付着した現像剤を検出し、
   前記電圧制御部は、前記現像剤検出部材での検出結果に基づいて前記現像剤規制部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記電圧制御部は、前記所定の帯電電圧を複数の設定値に設定し、それぞれの設定値において前記現像剤検出部材が検出した結果に基づいて、前記電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記電圧制御部は、電源を投入したときに、前記電圧制御部が、印加する電圧を決定する処理を実行することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置。
8. 更に、内部環境の温度及び湿度を計測する環境センサを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置。
9. 更に印刷枚数を記憶する印刷枚数記憶部を備え、
   前記印刷枚数記憶部に記憶する印刷枚数が所定の枚数となったとき、前記電圧制御部が、印加する電圧を決定する処理を実行することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置。
10. 印刷動作時に、前記現像剤検出部材で前記像担持体の非露光領域に付着する現像剤を検出したときに、前記電圧制御部が、印加する電圧を決定する処理を実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
11. 印刷動作時に、前記現像剤検出部材で前記像担持体の非露光領域に対応する前記転写部材上に付着する現像剤を検出したときに、前記電圧制御部が、印加する電圧を決定する処理を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
12. 前記現像剤検出部材は、前記像担持体上又は前記転写部材上に付着する現像剤の反射濃度を検出する濃度センサであることを特徴とする請求項２乃至１１の何れかに記載の画像形成装置。

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