JP2008170545A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高画質の画像を安定的に形成することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体３と、この感光体３の表面に静電潜像を形成する露光部７と、トナーを含む現像剤を有し、感光体３上の静電潜像を現像剤中のトナーで現像して現像像を形成する現像器６と、現像器６内の現像剤の温度を直接あるいは間接に検知するサーミスタ６５と、感光体３に対して当接離間が可能な、サーミスタ６５の検知結果が所定の高温状態を示している場合には、感光体３に当接して現像器６で形成された現像像のトナーを感光体３から除去するトナー除去部１１ａと、トナー除去部１１ａによって除去される現像像の画像濃度を検知する濃度検知器１１１と、濃度検知器１１１による検知結果に基づいて、露光部７による静電潜像の形成強度を加減するＣＰＵ４ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電潜像を現像剤中のトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上にそのトナー像を転写、定着させることにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。

従来から、プリンタやコピー機、ファックスを中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体の上に印刷したいパターンである静電潜像を形成し、現像器を用いて、この静電潜像にトナーを付着させて現像されたトナー像を形成することが行われている。このようにして形成された感光体上のトナー像は、直接、記録媒体上に転写されるか、あるいは、転写ベルトなどを介して、最終的に記録媒体上に転写され、転写後、定着装置において加圧・加熱されてトナー像が記録媒体上に定着される。

近年、社会全体で省資源化が叫ばれる中で、画像形成装置の分野でも、画像形成に用いる記録媒体（特に出力用紙）の枚数を低減する要請が強まり、記録媒体の両面に出力を行う両面出力型の画像形成装置が現れている。特に、感光体上のトナー像を記録媒体上に直接転写する直接転写方式を採用した両面出力型の画像形成装置は、転写ベルトなどの媒介物を必要としないために、小型化、低コスト化、画像形成の高効率化を実現することができ、注目を集めている。

しかし、このような直接転写方式を採用した両面出力型の画像形成装置では、記録媒体の片面にトナー像の転写、定着処理が行われた後に、記録媒体の反対側の面に転写が行われることが多く、このため、定着処理において加熱された記録媒体が、反対側の面への転写の際に感光体と直接接触して感光体表面が高温になることがある。感光体表面が高温になると、その熱が感光体の傍に備えられている現像器に伝わり、現像器内の温度が上昇する。その結果、現像器内に存在する、帯電性を上げるための外添剤を含んだトナーにおいて、その外添剤がトナーに埋没する等の現象が起きやすくなる。このことからトナーの帯電性が低下するなどといったトナーの劣化が引き起こされ、トナー像の現像性、転写性が低下するといった不具合が起きやすくなる。

このような現状に対して、劣化したトナーを取り除くことで、現像性や転写性の低下を抑制する次のような方法が提案されている。例えば、現像器内の現像剤保持体から感光体上に強制現像する方法や、現像器内に現像スリーブに対向して、劣化トナーの回収場所である分離スリーブを設置した機構の技術などである（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４参照。）。
特開平１０−２６８８５号公報 特開平１１−２９５９７６号公報 特開２００２−３６５９１７号公報 特開２００４−２９１０４号公報

ここで、記録媒体の熱やその熱によって加熱された感光体の熱によって引き起こされる問題としては、上述したようなトナーの劣化だけでなく、現像領域等における実効湿度の低下に伴う次のような問題もある。実効湿度が低下すると、トナー自体が正常であっても帯電性が変わってしまうことがあり、それによって現像性等が変動して、最終的に記録媒体上に形成される画像の濃度が安定しない等といった不具合が引き起こされることがある。

上記特許文献に開示されている方法では、劣化トナーが除かれるので、この劣化トナーによる画質の低下は抑制されるが、実効湿度等の低下に起因する画像濃度の不安定化についての解決には至っておらず、高画質の画像を安定的に形成するための改善が望まれている。

本発明は上記事情に鑑み、高画質の画像を安定的に形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
移動する像保持体と、
上記移動する像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成部と、
トナーを含む現像剤を有し、上記像保持体上の静電潜像をその現像剤中のトナーで現像して現像像を形成する現像部と、
上記現像部内の現像剤の温度を検知する温度検知部と、
上記像保持体に対して当接離間が可能な、上記温度検知部の検知結果が所定の高温状態を示している場合には、上記像保持体に当接して上記現像部で形成された現像像のトナーを上記像保持体から除去するクリーニング部と、
上記クリーニング部によって除去される現像像の画像濃度を検知する濃度検知部と、
上記濃度検知部による検知結果に基づいて、上記潜像形成部による上記静電潜像の形成強度を加減する強度加減部とを備えたことを特徴とする。

ここで、「所定の高温状態」とは、温度が所定の閾値温度を越えた状態や、あるいは、温度が所定の閾値温度を越えた状態が、所定時間以上継続した状態等を意味する。

本発明の画像形成装置によれば、上記クリーニング部によって除去される現像像の画像濃度を画像濃度検知部で検知し、その後、記録媒体上に画像を形成するときの静電潜像の形成強度を、その検知結果に基づいて加減することにより、その画像の濃度を高精度にコントロールすることが可能となる。これにより、例えば、画像形成装置内部の実効湿度の低下に伴うトナーの帯電性の変化等といった画像濃度についての不安定要因が生じたとしても、実際に形成された現像像の画像濃度に基づいてそのような不安定要因の影響を打ち消すような濃度コントロールが行われるので高画質の画像を安定的に形成することができる。

また、「上記クリーニング部が、所定の被転写部材を有し、その被転写部材に上記現像像を上記像保持体上から転写させることでその現像像を除去するものであり、
上記濃度検知部が、上記被転写部材上の上記現像像の画像濃度を検知するものである」という形態は好ましい形態である。

この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記クリーニング部の被転写部材を利用することで、転写という動作を経るため、記録媒体上の画像濃度に近い値を検出できることから、より正確な画像濃度を検知することができる。

また、本発明の画像形成装置において「上記クリーニング部は、少なくとも表面が弗素系樹脂で構成されている被転写部材を有し、その被転写部材に上記現像像を上記像保持体上から転写させることでその現像像を除去するものである」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態の画像形成装置によれば、トナー等に対して低付着性を有する弗素系樹脂で上記被転写部材の表面が構成されているので、上記像保持体上から転写した現像像をその被転写部材表面から除去することが容易になり、被転写部材の表面を清浄に保つことができる。この結果、上記クリーニング部において高い転写能力、延いてはこのクリーニング部における高いクリーニング性が長期に亘って維持されることとなる。

本発明によれば、高画質の画像を安定的に形成することのできる画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

まず、第１の実施形態について説明をする。

図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す図である。

この画像形成装置１０００ａは、電子写真方式を採用したモノクロの両面出力プリンタである。この画像形成装置１０００ａには、電子写真方式用の積層型の感光体であって図の矢印Ｂ方向に回転する感光体３、感光体３に接触しながら感光体を負極性に帯電させる接触型の帯電器２が備えられている。

また、画像形成装置１０００ａには、感光体３に向けてレーザ光を照射することで、感光体３上に静電潜像を形成する露光部７が備えられている。帯電した感光体３にレーザ光が照射されると、レーザ光の強度に応じた分だけ照射部分の電荷が除かれる。これにより、照射部分の電位がレーザ光の強度に応じた分だけ減少し、感光体３上に、周囲より電位が小さい静電潜像が形成される。この静電潜像の電位と周囲の電位との差が、その静電潜像の形成強度に相当し、本実施形態では、この形成強度が、露光部７からのレーザ光の強度によって決まる。この露光部７は、本発明にいう潜像形成部の一例に相当する。

さらに、画像形成装置１０００ａには、静電潜像にモノクロ（ブラック）のトナーを付着させて現像することでトナー像を形成する現像器６、詳しくは後述する、トナーを感光体３から被転写ロール１１ｃに転写させて除去するトナー除去部１１ａ、トナー像が形成された感光体３に搬送されてくる用紙を押圧し、バイアス電圧の印加を受けて感光体３から用紙上にトナー像の転写を行う転写ロール９、用紙上のトナー像に対し熱および圧力を加えることでトナー像の用紙への定着を行う定着器１０、これら各部を制御するＣＰＵ４ａ、トナー像の転写後に感光体３に付着したまま残留したトナーを感光体３に接触して掻き落とすクリーニングブレード３１が備えられている。ここで、感光体３が本発明にいう像保持体の一例に相当し、露光部７が本発明にいう露光部の一例に相当し、現像器６が本発明にいう現像部の一例に相当し、トナー除去部１１ａとＣＰＵ４ａとを合わせたものが本発明にいうクリーニング部の一例に相当する。また、ＣＰＵ４ａは本発明にいう強度加減部の一例も兼ねている。

現像器６には、感光体３の近傍に位置し、負電荷を帯びたトナーと、磁性を帯びたキャリアとを成分とする現像剤を表面に保持して図のＡ方向に回転する現像スリーブ６１、現像スリーブ６１上に保持された現像剤を削り落として現像スリーブ６１上の現像剤の層厚を調整する層厚調整板６２、現像剤が溜められた容器６３、容器６３内の現像剤を攪拌する２つの攪拌部６４ａ，６４ｂ、現像器６の温度を検知するサーミスタ６５が設けられている。サーミスタ６５は、温度に応じて抵抗値が変化する半導体素子であり、現像器６の温度を、その温度に応じた抵抗値に依存する、サーミスタ６５自身を流れる電流の値として検知する。ここで、サーミスタ６５は、本発明にいう温度検知部の一例に相当し、現像器６の温度を検知することで、現像器６内の現像剤の温度を間接的に検知している。サーミスタ６５での検知結果はＣＰＵ４ａに送られ、このＣＰＵ４ａにおいて、この検知結果が示す温度が所定の閾値温度に達したか否かが判定される。

また、現像スリーブ６１の内部には磁石が組み込まれており、その磁石の磁力をキャリアが受けることで、容器６３から現像剤が現像スリーブ６１の表面に付着する。この現像スリーブ６１は、不図示の現像バイアス印加部により負極性のバイアス電圧の印加を受けて、感光体３上の静電潜像の電位と、静電潜像以外の帯電部分の電位との間の電位に帯電する。この結果、現像スリーブ６１と静電潜像との間には両者間の電位差に応じた、負極性の電荷を現像スリーブ６１から静電潜像に向けて移動させるクーロン力が生じ、現像スリーブ６１と静電潜像以外の帯電部分との間には逆向きのクーロン力が生じる。これにより、現像スリーブ６１上の負極性のトナーは、静電潜像以外の帯電部分を避けて静電潜像に付着し、感光体３上にトナー像が形成される。ここで、トナー像の濃度は、周囲の帯電部分の電位と静電潜像の電位との差が大きいほど、即ち、その静電潜像の形成強度が強いほど高いが、この静電潜像の形成強度は、上述したように、上記の露光部７からのレーザ光の強度によって決まる。つまり、感光体３上には、露光部７からのレーザ光の強度に応じた濃度のトナー像が形成されることとなる。

感光体３上に形成されたトナー像は、転写ロール９によって用紙に転写される。この転写ロール９に対しては、不図示のバイアス電圧印加部により、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性である正極性のバイアス電圧の印加が行われており、上記の転写は、このバイアス電圧の印加により感光体３上のトナーが転写ロール９側に引き寄せられて転写ロール９と感光体３の間の用紙の上に付着することで実現される。しかし、トナーの中には、感光体３に付着したまま残留するトナーもある。残留トナーが感光体上に残ったままで新たな画像形成が行われると、形成された画像に汚れ等が生じて画質が悪化してしまう。そこで、本実施形態では、転写後の感光体３に触れる位置にクリーニングブレード３が配置され、このような残留トナーがクリーニングブレード３１によって感光体３上からこそぎ落とされる。これにより、残留トナーによる画質の低下等が回避される。

この画像形成装置１０００ａには、ブラックのトナーが蓄えられた不図示のトナーカートリッジが備えられており、このトナーカートリッジにより現像器６にトナーの補給が行われる。また、トナー像が転写されるために用いられる用紙は、トレイ１の中に蓄えられ、ユーザから画像形成が指示されると、トレイ１から搬送されて、転写ロール９においてトナー像の転写が行われ、図の上方向に向かって搬送されていく。図１においては、この時の用紙搬送路が、上向きの矢印で示す経路として示されている。

用紙の片面だけに画像形成を行う場合は、用紙はこの用紙搬送路を一回だけ通って定着器１０においてトナー像の定着が行われた後、図の右方向の矢印で示すように、そのまま右方向に排出される。用紙の両面に画像形成を行う場合は、上向きの矢印で示す用紙搬送路を通ることで用紙の片面にトナー像の転写および定着が行われた後、排出されずに後戻りして、上側のレジロール対８ａの間を通り下向きの矢印で示す経路を通って下方に搬送される。そして、下側のレジロール対８ｂにおいて再び上方に転じて、今度は反対側の面にトナー像が転写および定着されて排出される。

このような形態の両面印刷を行う画像形成装置１０００ａでは、用紙の片面に対する定着処理によって加熱された用紙が、用紙の反対側の面へのトナー像の転写の際に感光体３と接触することになるため、この用紙の熱が、感光体３の表面を介して、感光体３の傍にある現像器６に伝わる。その結果、この現像器６の温度が上昇して高温になってしまう場合がある。

現像器６が高温になると、現像剤を構成するトナーの帯電性を向上させる外添剤が、この熱によって柔らかくなったトナー粒子に埋没しやすくなる。このように外添剤が埋没したトナーは劣化トナーと称され、帯電性が通常よりも低下する。このため、静電潜像の現像性が悪化して、画像濃度が低下してしまう。

また、用紙の熱によって感光体３や現像器６の周辺の空気が熱せられることで、これらの感光体３や現像器６の周辺の実効湿度が低下してしまうことがある。トナーの帯電性は実効湿度に依存するため、例えば現像器６周辺の実効湿度が低下すると、現像器６から感光体３へと向かうトナーの帯電性が、トナー自体は正常であっても変わってしまって現像性が変動してしまう恐れがある。また、感光体３周辺の実効湿度が低下すると、現像後の感光体３上でトナー像を構成しているトナーの帯電性が、転写ロール９まで移動する間にさらに変わってしまう可能性があり、その結果、転写ロール９による用紙へのトナー像の転写性も変動してしまう。このようなトナーの現像性や転写性の変動は、最終的に用紙上に形成される画像の濃度の不安定要因となるので、所望の濃度の画像を安定的に得られなくなる可能性がある。そこで、現像器６の温度上昇による劣化トナーの発生や、実効湿度の低下によるトナーの帯電性の変化に対処するため、本発明の第１の実施形態である画像形成装置１０００ａでは、以下に説明する工夫が施されている。

この画像形成装置１０００ａでは、後述するように現像器６の温度が閾値温度を越えた状態での画像形成が１００枚の用紙について行われる度に、所定のトナーバンド形成が強制的に実行される。このトナーバンド形成には、この時点で現像スリーブ６１の周辺に存在していたトナーが使われることとなるが、このトナーの大部分は、長時間に亘って高温環境に曝された影響で劣化しているものと考えられる。本実施形態では、このような劣化トナーが、トナーバンドの形成と、上記のトナー除去部１１ａによるそのトナーバンドの除去によって除かれる。

上記トナー除去部１１ａは、被転写ロール１１ｃ、スプリング１１ｄ、被転写ロール支持体１１ｅ、被転写ロール１１ｃから劣化トナーを擦り落とす被転写ロール用クリーニングブレード１１ｆ、被転写ロール１１ｃから擦り落とされた劣化トナーを回収する劣化トナー回収用容器１１ｇ、被転写ロール１１ｃにバイアス電圧を印加する被転写ロール用バイアス印加部１１０、被転写ロール支持体１１ｅを駆動させる駆動部５ａ、およびトナー像の画像濃度を検知する濃度検知器１１１で構成されている。このトナー除去部１１ａは、転写ロール９の上流側に位置し、トナーバンドを被転写ロール１１ｃに転写させることによって感光体３上から除去する。

駆動部５ａは、被転写ロール１１ｃを図の両矢印Ｄ方向に移動させて、被転写ロール１１ｃと感光体３との離間・当接を実現させる。このような被転写ロール１１ｃの駆動は、ＣＰＵ４ａの指令の下で行われ、ＣＰＵ４ａは、劣化トナーを回収する際には、被転写ロール１１ｃを感光体３と当接させ、用紙上への画像形成が行われる際には、被転写ロール１１ｃを感光体３から離間させる制御を行う。また、ＣＰＵ４ａは、劣化トナーを回収する際には、被転写ロール用バイアス印加部１１０に指令を与えて、被転写ロール１１ｃに対してバイアス電圧の印加を行わせる。このような制御により、劣化トナーを回収する際には、感光体３上にトナーバンドとして排出された劣化トナーは、転写ロール９の位置まで運ばれる前に、被転写ロール１１ｃから静電的な引力を受けて被転写ロール１１ｃ上に付着する。被転写ロール１１ｃ上に付着したトナーバンドは、被転写ロール１１ｃに付随するブレード１１ｆによって除去される。

被転写ロール１１ｃの表面の材料としては、表面を帯電させるための導電剤が混入された弗素系樹脂が使用されている。ここでは、この弗素系樹脂の種類は特定しないが、弗素系樹脂の例としては次のようなものが挙げられる。即ち、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＥＰＥ（ＰＦＡ−ＦＥＰ）等が挙げられる。これらの弗素系樹脂は、トナー等に対して良好な低付着性を有するので、被転写ロール１１ｃの表面の材料としてこれらの弗素系樹脂を用いると表面からトナー像を取り除くことが容易となる。このため、被転写ロール１１ｃの表面が常に清浄に保たれ、トナー除去部１１ａのクリーニング性が長期に亘って維持される。

濃度検知器１１１は、被転写ロール１１ｃに転写されたトナーバンドの画像濃度を検知するもので、ＣＰＵ４ａが制御する。また検知結果はメモリ（不図示）に保存しておき、ＣＰＵ４ａは、用紙上に転写される画像が形成される際に、露光部７に対して、検知結果に応じた強度のレーザ光を照射するように指示する。即ち、検知された画像濃度が高ければ、弱めのレーザ光を照射するように露光部７に指示し、逆に検知された画像濃度が低ければ、強めのレーザ光を照射するように露光部７に指示する。これにより、例えば感光体３や現像器６の周辺の実効湿度の低下に伴う現像性や転写性の変動等といった画像濃度の不安定要因が生じたとしても、実際の画像形成前に形成され転写されたトナーバンドの画像濃度に応じて露光部７のレーザ光の強度が不安定要因の影響を打ち消すように調整されるので、常に安定的な濃度の画像が得られる。

図２は、図１に示す画像形成装置１０００ａにおいて実行される劣化トナーの除去および露光部７に対する制御の流れを示すフローチャートである。

このフローチャートが示す処理は、画像形成装置１０００ａに電源が投入されるとスタートし、この画像形成装置１０００ａにおける画像形成と並行して実行される。

処理がスタートすると、まず、ステップＳ１において、図１に示す温度検知部によって現像器６の温度検知が行われ、ステップＳ２において、現像器６の温度が所定の閾値温度以上の温度となっているか否かが判定される。本実施形態では、この閾値温度は、４０℃であり、この画像形成装置１０００ａで用いられるトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）である５０℃よりも、１０℃低い温度である。

ステップＳ２において、現像器６の温度が閾値温度未満であると判定された場合（Ｎｏ判定）は、後述のステップＳ３からステップＳ１０までの処理を省略してステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、電源オフの指示が行われた否かが判定され、電源オフの指示が行われた場合（Ｙｅｓ判定）には、このフローチャートが示す処理が終了する。また、電源オフの指示がまだ行われていない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ１に戻って温度検知が行われる。

一方、上記のステップＳ２において、現像器６の温度が閾値温度以上であると判定された場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ３に進み、ステップＳ１の温度検知の時点より後に出力された用紙の枚数をカウントする。その後ステップＳ４に進み、この出力枚数が１００枚に達しているか否かが判定される。このステップＳ４において、出力枚数が１００枚に達していないと判定された場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ３に戻り、ステップＳ４において出力枚数が１００枚に達したと判定された場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ５以降に進んで、劣化トナーの除去処理が行われる。ここで、ステップＳ２において、現像器６の温度が４０℃を越えていると判定された後、１００枚の画像形成の終了を待つのは次のような理由による。即ち、現像器６の温度が４０℃以上になってトナーの劣化が始まったとしても、現像器６の温度が４０℃以上となってすぐの段階では劣化トナーの量が少なく、形成される画像に与える影響がほとんどないからである。そこで、本実施形態では、１００枚ほど画像形成を行い、劣化トナーがある程度蓄積された頃にトナーの除去処理を開始する。これによって確実かつ効率的に劣化トナーの除去が行われる。

トナーの除去処理では、まず、ステップＳ５において出力枚数についてのカウント数がゼロにリセットされる。そして、ステップＳ６において、まず用紙上への画像形成が停止され、画像濃度が５０％の画像４枚分のトナーバンドに相当する駆動信号が露光部７に供給されて、このトナーバンドが感光体３上に形成される。ステップＳ７では、このように形成されたトナーバンドが上述したトナー除去部１１ａによって、感光体３上から除去される。上述したように、トナー除去部１１ａではトナーバンドの除去は充分に行われるので、トナー除去部１１ａの下流に位置する転写ロール９に不要なトナーが付着することがほとんどなく、トナーバンド除去後の用紙への画像形成時には、用紙を汚すことなく転写が行なわれる。

次に、ステップＳ８では、感光体上から除去されて、トナー除去部１１ａの被転写ロール１１ｃに移行したトナーバンドの画像濃度が濃度検知器１１１で検知される。そして、ステップＳ９において、その濃度が所定の範囲内かどうか判定し、範囲内であると判定された場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ１０の処理を省略してステップＳ１１に進むが、ステップＳ９において範囲を逸脱していると判定された場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ１０へ進み、露光部７に対してその検知された画像濃度に応じたレーザ光強度の調整が指示される。即ち、検知された画像濃度が高ければ、露光時のレーザ光強度を弱める旨の指示が露光部７になされ、逆に画像濃度が低ければ、露光時のレーザ光強度を強める旨の指示が露光部７になされる。その後、ステップＳ１１に進み、電源オフの指示が行われた場合（Ｙｅｓ判定）には、このフローチャートが示す処理が終了する。また、電源オフの指示がまだ行われていない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ１に戻って温度検知が行われる。

以上に説明した処理によれば、劣化トナーを使ったトナーバンドの形成と除去が、現像器６の温度が閾値温度である４０℃を越えている間は、出力枚数１００枚につき一回行われるので、現像器６の温度上昇に伴うトナーの劣化に起因する現像性、転写性の悪化が改善される。また、感光体３周辺の温度上昇による実効湿度の低下はトナーの帯電性を変えてしまうことから画像濃度の不安定要因となるが、上記のフローチャートが示す処理によれば、用紙への画像形成前に形成されたトナーバンドの濃度に応じて、この不安定要因の影響を打ち消すように露光部７におけるレーザ光強度が調整されるので、用紙には所望の濃度の画像が安定的に形成されることとなる。なお、濃度検知器１１１は、被転写ロール１１ｃ上の転写された画像の濃度を検知しているので、用紙上に形成される転写画像とほぼ同条件の画像濃度が検知でき、正確な濃度制御が実現される。

次に、第２の実施形態について説明する。

図３は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す図である。

図３において、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。この図３に示す画像形成装置１０００ｂは、感光体上のトナーバンドが、感光体への離接が自在のクリーニングブレード１２で除去される点と、感光体３上のトナーバンドに対して濃度検知が行われる点が、図１に示す画像形成装置１０００ａとは異なる。以下では、図３に示す画像形成装置１０００ｂについて、この相違点に注目して説明する。

この画像形成装置１０００ｂのトナー除去部１１ｂには、クリーニングブレード１２の他、クリーニングブレード１２によって感光体３から擦り落とされたトナーを回収するトナー回収容器１１ｈ、クリーニングブレード１２を図の両矢印Ｅ方向に駆動させる駆動部５ｂが備えられている。このクリーニングブレード１２の駆動は、ＣＰＵ４ｂによって行われ、このクリーニングブレード１２は、トナーバンドを除去する際には感光体３と当接し、用紙上への画像形成が行われる際には感光体３から離間する。またこの画像形成装置１０００ｂにおける画像濃度の検知は、クリーニングブレード１２によって除去される前の感光体３上のトナーバンドに対して行われる。

図４は、図３に示す画像形成装置１０００ｂにおいて実行される劣化トナーの除去および露光部７に対する制御の流れを示すフローチャートである。

このルーチンのステップＳ１からステップＳ６までは、図２に示すステップＳ１からステップＳ６までと同じであるので説明を省略する。ステップＳ７では、感光体３上のトナーバンドの画像濃度が検知される。その後、ステップＳ８では、検知された画像濃度が所定の範囲内かどうか判定し、範囲内であると判定された場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ９の処理を省略してステップＳ１０に進み、そのステップＳ１０で、感光体３上のトナーバンドの除去が行われる。一方、ステップＳ８において範囲を逸脱していると判定された場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ９へ進み、露光部７に対してその検知された画像濃度に応じたレーザ光強度の調整が指示された後、ステップＳ１０に進んでトナーバンドの除去が行われる。

ステップＳ１０でのトナーバンドの除去の後は、ステップＳ１１に進んで、電源オフの指示が行われた否かが判定され、電源オフの指示が行われた場合（Ｙｅｓ判定）には、このフローチャートが示す処理が終了する。また、電源オフの指示がまだ行われていない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ１に戻って温度検知が行われる。

以上に説明した処理により、本発明の第２の実施形態でも、本発明の第１の実施形態と同じように、所望の濃度の画像を用紙上に安定的に得ることができる。

尚、上記では、本発明の画像形成装置の一実施形態として、接触型の帯電器と積層型の感光体とを備えた画像形成装置１０００ａ，１０００ｂを例示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の画像形成装置は、コロトロンなど非接触型の帯電器や単層型の感光体を備えるもの等であっても良い。

また、上記では、本発明の画像形成装置の一実施形態として、モノクロの画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の画像形成装置は、例えば、カラーの画像形成装置等であっても良い。

また、上記では、本発明にいう潜像形成部の一例として、レーザ光を発する露光器を例示したが、本発明の潜像形成部は、例えば、ＬＥＤ光や液晶シャッタ光を発する露光器等であっても良い。

また、上記では、本発明にいう温度検知部の一例として、現像器６の温度を検知するサーミスタ６５を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の温度検知部は、例えば、現像器６の内部に配置されて現像剤の温度を検知するものであっても良く、あるいは、感光体の近傍の温度を検知するもの等であっても良い。

また、上記では、本発明にいう像保持体の一例として、回転する感光体３を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の像保持体は、例えば、循環移動する感光ベルト等であっても良い。

また、上記では、本発明にいうクリーニング部の一例として、感光体３上のトナーを転写によって除去する転写型のトナー除去部１１ａや、感光体上のトナーをブレードで掻き取ることによって除去するブレード型のトナー除去部１１ｂを例示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明のクリーニング部は、例えば不織布などでトナーを拭き取るもの等であっても良い。

次に、本発明の実施例および比較例について説明する。

まず実施例では、Ｆｕｊｉ Ｘｅｒｏｘ社製のプリンタに、図１に示す画像形成装置１０００ａのように、トナー除去部とサーミスタと濃度検知器とを搭載し、さらに、この画像形成装置１０００ａのように、感光体上への劣化トナーの移行とその劣化トナーのトナー除去部による除去を上記のサーミスタの検知結果に応じて行わせると共に、その劣化トナーで形成されたトナーバンドについての上記の濃度検知器の検知結果に応じて、用紙上に画像を形成するときに静電潜像を形成するレーザ光の強度を調整するという制御機能をＣＰＵに組み込んだプリンタが使われる。

一方、比較例１では、改造前のＦｕｊｉ Ｘｅｒｏｘ社製のプリンタが使われる。また、比較例２および比較例３では、Ｆｕｊｉ Ｘｅｒｏｘ社製のプリンタに、上記のサーミスタを搭載し、感光体上への劣化トナーの移行をこのサーミスタの検知結果に応じて行わせるという制御機能をＣＰＵに組み込んだプリンタが使われる。この比較例２および比較例３のプリンタでは、図１において用紙への転写に使われる第１の転写ロール９の下流側に配置されたクリーニングブレード３１と同様のクリーニングブレードによって、感光体上の劣化トナーが除去される。さらに、比較例４および比較例５では、Ｆｕｊｉ Ｘｅｒｏｘ社製のプリンタに、上記のトナー除去部とサーミスタとを搭載し、感光体上への劣化トナーの移行とその劣化トナーのトナー除去部による除去を上記のサーミスタの検知結果に応じて行わせるという制御機能をＣＰＵに組み込んだプリンタが使われる。

また、実施例および比較例では、いずれも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃であり、形状係数（ＳＦ）１３２、体積平均粒径６．４μｍのほぼ球形の重合トナーを含有する現像剤が用いられている。また、この現像剤には、外添剤として、体積平均粒径４０ｎｍの２種類の無機微粒子と、体積平均粒径５０ｎｍの１種類の無機微粒子とが用いられている。

そして、比較例１を除く各例では、上記のガラス転移温度よりも１０℃低い４０℃を閾値温度として、検知温度がこの閾値温度を以上になると感光体への劣化トナーの移行が実行される。また、この劣化トナーの移行は、画像濃度５０％のトナーバンドが、４枚の用紙への出力に相当する分だけ感光体に形成されることで行なわれる。

また、実施例、比較例４、および比較例５では、劣化トナーの除去は、図１に示す画像形成装置１０００ａのように、感光体上の劣化トナーを転写ロールへの転写によって除去する転写型のトナー除去部によって行われる。さらに、このトナー除去部の転写ロールの表面の材料として使われる弗素形樹脂には、ＰＴＦＥが採用されている。

実施例および比較例では、用紙の両面それぞれに、複数のソリッドパッチ（黒い部分）を有する画像比率１％〜４％のモノクロ画像の形成が行なわれる。実施例では、このようなモノクロ画像を１００００枚連続出力するという出力テストが行われ、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４、および比較例５では、それぞれ２００枚、５０００枚、１００００枚、５０００枚、および１００００枚連続出力するという出力テストが行われる。

これら実施例、比較例１〜比較例５それぞれについて、１００枚ごとに、用紙の両面について複数のソリッドパッチそれぞれの濃度をＸ−ｒｉｔｅ社製Ｘ−ｒｉｔｅ４０４Ａを用いて３回測定して平均を取り、さらにそれらの平均値をソリッドパッチ数で平均して１枚の用紙についての画像濃度（単位はＳＡＤ）を求める。この作業を全出力枚数／１００枚回行い、この回数分の画像濃度の平均をとることで、各例についての最終的な画像濃度を算出する。そして、この最終的な画像濃度の結果を以下のカテゴリーに分けて評価する。

◎ ： １．３４以上
○ ： １．２６以上１．３４未満
△ ： １．２０以上１．２６未満
× ： １．２０未満
また、画像濃度の測定とともに、出力された用紙の汚れをチェックし、この汚れの発生を以下のカテゴリーに分けて評価する。

○ ： 発生せず
△ ： 少し発生
× ： 大量に発生
下記表１に、出力テストの結果を示す。

この表１に示すように、実施例では、１００００枚という多量の出力において平均的な画像濃度が１．３４以上という十分な濃度の画像形成が行なわれている。

これに対し、劣化トナーの除去やレーザ光強度の調整が全く行われない比較例１では、出力枚数が２０００枚という遥かに少数の出力を行ったときであっても、平均的な画像濃度が１．２６未満という著しい画像濃度の低下がみられるという結果になってしまっている。さらに、劣化トナーの除去のみを行う比較例２〜比較例５では、５０００枚の出力において平均的な画像濃度が１．３０以上１．３４未満、１００００枚の出力では平均的な画像濃度が１．２０以上１．３０未満という、有る程度まで画像濃度の低下が抑えられているという結果が得られているが、いずれの場合でも、実施例において得られている１．３４以上という十分な濃度には及ばないという結果になっている。これらの結果から、劣化トナーの除去により画像濃度の低下が抑制されるのは無論のこと、その劣化トナーの除去時に形成されるトナーバンドの画像濃度に応じて、静電潜像を形成するレーザ光の強度を調整することにより、画像濃度の低下がさらに抑制されて、十分な濃度での画像形成が安定して行なわれることがわかる。

また、感光体上の劣化トナーの除去が、用紙への転写に使われる転写ロールの下流側で行われる比較例２および比較例３では、用紙の汚れが大量に発生しているのに対し、比較例４および比較例５と同様に劣化トナーの除去がこの転写ロールの上流側で行われる実施例では、用紙の汚れが発生していないという結果が得られている。この結果から、実施例、比較例４、および比較例５では、感光体に移行した劣化トナーが、用紙への転写に使われる転写ロールの上流側で除去されるので、この転写ロールに劣化トナーが付着して用紙を汚してしまうことが回避されることがわかる。

本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 図１に示す画像形成装置１０００ａにおいて実行される劣化トナーの除去および露光部７に対する制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す全体構成図である。 図３に示す画像形成装置１０００ｂにおいて実行される劣化トナーの除去および露光部７に対する制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 用紙トレイ
２ 接触型帯電器
３ 感光体
３１ クリーニング部
４ａ，４ｂ ＣＰＵ
５ａ，５ｂ 駆動部
６ 現像器
６１ 現像スリーブ
６２ 層厚調整板
６３ 容器
６４ａ，６４ｂ 攪拌部
６５ サーミスタ
７ 露光部
８ａ，８ｂ レジロール対
９ 転写ロール
１０ 定着器
１１ａ，１１ｂ トナー除去部
１１ｃ 被転写ロール
１１ｄ スプリング
１１ｅ 被転写ロール支持体
１１ｆ 被転写ロール用クリーニングブレード
１１ｇ，１１ｈ 容器
１１０ 被転写ロール用バイアス印加部
１１１ 濃度検知器
１２ クリーニングブレード

Claims (1)

1. 移動する像保持体と、
   前記移動する像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成部と、
   トナーを含む現像剤を有し、前記像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像して現像像を形成する現像部と、
   前記現像部内の現像剤の温度を検知する温度検知部と、
   前記像保持体に対して当接離間が可能な、前記温度検知部の検知結果が所定の高温状態を示している場合には、前記像保持体に当接して前記現像部で形成された現像像のトナーを前記像保持体から除去するクリーニング部と、
   前記クリーニング部によって除去される現像像の画像濃度を検知する濃度検知部と、
   前記濃度検知部による検知結果に基づいて、前記潜像形成部による前記静電潜像の形成強度を加減する強度加減部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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