JP2011007915A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸い込み、掃き寄せ、濃度の傾斜等の画質低下要因の発生を防止し、高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。
【解決手段】トナー像に交番電界を作用させることにより、トナー像を形成しているトナーを再配置するトナー再配置の条件を、基準パターンのトナー像の濃度をトナーセンサで検知した検知結果に基づいて設定する。
【選択図】図９

Description

本発明は電子写真プロセスにより記録材上に画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真プロセスでは、周知のように像担持体上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される。形成されたトナー像は紙等の記録材に転写される。

高画質化が進み、特に、カラー画像の高画質化が進んだ結果、写真画像や模様画像の精細な表現が可能となってきている。

しかしながら、写真画像、模様画像等の面画像、特に、面画像の中間濃度部における画質を向上する際に、磁気ブラシ現像において起こる画像のがさつきが問題となっている。

特許文献１、２では、画像のがさつきを抑制するために、現像装置の下流に電極を像担持体に対向して設置し、該電極に交番電圧を印加することにより、トナーを前記像担持体と前記電極との間で往復運動させることが提案されている。

画像のがさつきは、均一濃度となるべき部分におけるトナーの分布が不均一になることが原因と考えられるが、特許文献１、２では、トナーを往復運動させることで、トナー分布を均一化し、がさつきを抑制している。

特開平４−３７２９６４号公報 特開平６−２７４０４０号公報

写真画像、模様画像等の面画像を磁気ブラシ現像で現像した場合に、面画像の端部や高濃度面画像と低濃度面画像との境界部において、濃度が低下して濃度不足部が発生する、或いは、面画像の端部に濃度過多の部分ができるという問題がある。また、一方の端部の濃度と他方の端部の濃度に違いができる濃度の傾斜の問題がある。

特許文献１、２では、トナー像を形成しているトナーを振動させることにより、がさつきを防止し、画質を向上している。この技術は、現像により像担持体上に付着したトナーを交番電界の作用で振動させ再配置することにより、トナーを均し、がさつきを防止するものである。

しかしながら、特許文献１、２のように、現像後のトナー像に対して交番電界を作用させただけでは、高画質の画像を形成することは困難である。即ち、特許文献１、２の発明を用いた場合でも、画像端部の濃度不足である吸い込み、画像端部の濃度過多である掃き寄せ、画像端部間に濃度の差ができる濃度の傾斜等による画質低下の問題を解決することは困難である。

本発明は、画質低下要因となる前記の現象の発生を防止し、高画質の画像を安定して形成することができ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。

１．像担持体と、
該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
該像担持体に担持されている静電潜像を現像して、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に対して、前記像担持体の移動方向下流側に位置し、前記像担持体に対向して配置された電極と、
該電極に少なくとも交番電圧を印加する電源と、
前記像担持体上のトナーを検知するトナーセンサと、
制御部とを備え、
前記潜像形成装置により前記像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像装置で現像することにより前記像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像に対して前記電源により前記電極に少なくとも交番電圧を印加して、前記像担持体と前記電極との間でトナーを往復運動させるトナー再配置を行う画像形成装置であって、
前記潜像形成装置と前記現像装置とにより、前記像担持体上に基準パターンのトナー像を形成し、
前記トナーセンサにより、前記基準パターンのトナー像の濃度を検知し、
前記制御部は、前記基準パターンのトナー像の濃度を検知した前記トナーセンサの出力に基づいて、前記トナー再配置における条件を設定することを特徴とする画像形成装置。

２．前記制御部は前記条件の設定において、前記電極上にトナーを付与することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記制御部は前記条件の設定において、前記トナー再配置における前記電源の出力を設定することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。

４．前記制御部は、温度情報、湿度情報及び印字率情報のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、前記条件を設定するシーケンス１又はシーケンス２を選択し、前記シーケンス１においては、最高濃度を補正するステップの後に、前記条件を設定し、シーケンス２においては、前記ステップを経ないで前記条件を設定することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

５．前記電極にトナーを付与する際に、前記電源は前記電極に少なくとも直流電圧を印加し、前記制御部は、前記直流電圧を、前記トナーセンサの出力に基づいて設定することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

６．前記制御部は、前記トナー再配置における前記交番電圧を、前記トナーセンサの出力に基づいて設定することを特徴とする前記３に記載の画像形成装置。

７．前記基準パターンの濃度を検知した前記トナーセンサの出力に対する画質の類型の対応表を記憶した記憶部を有し、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記対応表を参照して前記条件を設定することを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

８．前記制御部は、前記トナーセンサの出力に基づいて、吸い込み、掃き寄せ及び濃度の傾斜のうちの少なくともいずれか一つが起きているかを判断することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

本発明においては、現像装置の下流に配置された電極に交番電圧を印加して、トナー再配置を行う際の条件を、像担持体上に形成した基準パターンのトナー像の濃度を検知したトナーセンサの出力に基づいて設定している。

これにより、画像端部の濃度不足である吸い込み、画像端部の濃度過多である掃き寄せ、画像端部間に濃度の差ができる濃度の傾斜等の画質低下が防止され、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。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 トナー再配置を説明する図である。 吸い込み及び掃き寄せ説明するである。 濃度の傾斜を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。 本発明において用いられるトナーセンサの一例を示す図である。 トナーセンサの出力を示すグラフである。 本発明において用いられるトナーセンサの他の例を示す図である。 本発明の基本プロセスを示すフローチャートである。 トナー付与工程を示す図である。 トナーの帯電量と、トナー付与においてトナー再配置電極に印加される直流電圧Ｖｄｃと、トナー再配置電極上のトナー量との関係を示すグラフである。 トナー再配置において、トナー再配置電極に印加される交番電圧と、トナーの帯電量と、画質との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態２における制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態２における制御のフローチャートである。

図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。

静電潜像及びトナー像を担持する像担持体としての感光体１は、ＯＰＣ感光体からなり、導電性のドラム基体上に形成された有機感光層を表面に有する。

２はスコロトロン帯電器からなる帯電装置、３はレーザ、発光ダイオードアレイ等を光源とする露光装置であり、画像データに基づいて発光し感光体１を露光する。帯電装置２と露光装置３とは、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成装置を構成する。

４は、磁気ブラシ現像を行う現像装置であり、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤により反転現像を行う。４Ａは、現像剤を現像領域に搬送し、現像領域において、現像剤の磁気ブラシを支持する現像剤担持体としての現像ローラである。

４Ｂは、現像磁極、現像剤搬送磁極等の複数の磁極を有する磁界形成部としての磁石ロールであり、現像ローラ４Ａの中に固定配置される。

現像ローラ４Ａには直流電圧に交番電圧が重畳された現像バイアスが印加される。

現像ローラ４Ａは回転して現像剤を現像領域に搬送する。感光体１と現像ローラ４Ａとが対向する現像領域においては、磁石ローラ４Ｂの現像磁極により磁気ブラシが形成され、現像が行われる。図示の例では現像ローラ４Ａは現像領域において、感光体１と反対方向に移動するが、現像ローラ４Ａを感光体１と同方向に移動させる現像方式を採ることもできる。

前者の現像方式は逆回転現像方式と呼ばれ、後者の現像方式は正回転現像方式と呼ばれる。

図示の現像装置４の例では、負帯電トナーを用いて負電荷からなる静電潜像を現像する反転現像が行われる。

５はローラ５Ａを有する転写装置であり、ローラ５Ａにはトナーと反対極性の転写電圧が印加される。６は感光体１をクリーニングするクリーニング装置、７はトナー像を加熱定着する定着装置である。矢印のように時計方向に感光体１が回転し、帯電装置２による帯電及び露光装置３による露光で、感光体１上に静電潜像が形成される。実施の形態においては、感光体１は負に帯電され、感光体１上には、負電荷からなる潜静電像が形成される。現像装置４においては、負帯電トナーにより潜像が現像される。現像により感光体１上に形成されたトナー像は転写装置５により記録材Ｐに転写される。

記録材Ｐ上のトナー像は定着装置７により加熱され定着される。転写後の感光体１はクリーニング装置６によりクリーニングされる。

感光体１の移動方向に関して、現像装置４の下流に、電極１０が配置される。電極１０には、ＡＣ電源からなる電源１０Ａと、ＤＣ電源からなる電源１０Ｂとにより、交番電圧に直流電圧が重畳された電圧が印加される。

電極１０と、電源１０Ａと、電源１０Ｂとは、感光体１上に形成されたトナー像を構成しているトナーを再配置するトナー再配置部を構成する。なお以下において、電極１０をトナー再配置電極という。２１はトナー再配置電極１０を通過した感光体１上のトナーを検知するトナーセンサである。トナーセンサ２１は、感光体１の移動方向に関して電極１０の下流に配置され、電極１０を通過した、感光体１上のトナーを検知する。

トナー再配置電極１０によるトナー再配置は次のようにして行われる。

図２（ａ）に示すように、感光体１上にトナー像を形成しているトナーＴＲは、感光体１とトナー再配置電極１０間に形成されている交番電界の作用で、感光体１とトナー再配置電極１０との間で矢印のように往復運動する。これによりトナー像を形成しているトナーＴＲが再配置されて、トナー像を形成しているトナーＴＲが均される。

トナー再配置においては、トナーＴＲをトナー再配置電極１０に又は感光体１に転移させる直流電界が形成されないのが基本である。したがって、トナー再配置において、感光体１上のトナーの量の増減は基本的には起こらない。

しかしながら、図２（ｂ）に示すように、感光体１上に未現像或いは現像不足により、静電潜像が存在し、該静電潜像による電界が形成されている場合、即ち、感光体１の表面でＶａからＶｂのように低下した電位分布が形成されている場合には、トナー再配置電極１０上のトナーＴＲが矢印のように移動して感光体１に転移する。

トナー再配置部はこのようなトナー再配置により次に説明する先端欠け、吸い込み、掃き寄せ、濃度の傾斜等を抑制し、これらによる画質の低下を防止する。

まず、これらの画質低下について、図３、４を参照して説明する。これらの画質低下は、文字画像等の線画像においては発生せず、写真画像、模様画像等の面画像の場合に発生する。

図３（ａ）は上から高濃度部ＤＨ、低濃度部ＤＬ、中間濃度部ＤＭの順に配置された基準パターンを示す。

このような基準パターンを静電潜像形成と現像とによりトナー像として形成した場合のトナー像の濃度プロファイルを図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）においては、基準パターンのトナー像を検知したトナーセンサ２１の出力電圧で濃度を表している。トナーセンサ２１の出力は濃度が高い程低いので、図示のように高濃度部ＤＨの出力が低く、低濃度部ＤＬが高い。

Ａで示す部分は、高濃度部ＤＨに隣接する低濃度部ＤＬの境界部の濃度低下を示している。高濃度部ＤＨと低濃度部ＤＬとの境界では、低濃度部ＤＬを形成しているトナーが高濃度の静電潜像が形成する電界に引き寄せられるとともに、現像によりトナーを失ったキャリアにカウンターチャージが発生し、該カウンターチャージにより引き寄せられて、トナーが低濃度部ＤＬから高濃度部ＤＨに移動する。結果として、低濃度部ＤＬと高濃度部ＤＨとが隣接する画像における低濃度部ＤＬの境界部の濃度が低下する。図３（ｂ）のＡで示す濃度低下はこのようなメカニズムで起こると考えられ、吸い込みと呼ばれる。図示しないが、同様なメカニズムにより、面画像の先端部における濃度低下が発生することが確かめられている。このような現象は先端欠けと呼ばれる。

なお、図３（ｂ）における横軸は感光体１に対する磁気ブラシの相対的な移動方向を示しており、逆回転現像方式においては、感光体１の移動方向を基準として見たときに、吸い込みは高濃度部ＤＨに隣接する低濃度部ＤＬの先端部において発生する。また、正回転現像方式においては、高濃度部ＤＨに隣接する低濃度部ＤＬの後端部において発生する。

Ｂで示す部分は、中間濃度部ＤＭの図３（ａ）における下端、図３（ｂ）における中間濃度部ＤＭの右端において発生する濃度過多を示している。

感光体１上に形成されたトナー像が磁気ブラシによる摺擦で感光体１に対する磁気ブラシの相対的な移動方向に移動する。その結果、図３（ｂ）に示すように画像の端部に所期値よりも高い濃度の部分が形成される。図３（ｂ）に示す現象は、掃き寄せと呼ばれる。

図４は中間値を持つ一様な濃度の基準パターンのトナー像を示す。

図４（ａ）に示すような基準パターンを静電潜像形成と現像とによりトナー像として形成した場合のトナー像の濃度プロファイルを図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）では、横軸が感光体１の移動方向を示す。図示のように、一様な濃度の原画像が、後端部から先端部に向かって濃度が増加する濃度傾斜を持ったトナー像として形成される。

現像により感光体１上に形成されたトナー像は電極１０を通過する際に、交番電界の作用で振動する。この振動により、トナーが感光体１上を前方に移動して濃度傾斜が発生すると考えられる。図４（ｂ）に示す現象は濃度の傾斜と呼ばれる。

吸い込みは交番電圧が印加されたトナー再配置電極１０をトナー像が通過するときに補正され、図３のＡで示す濃度不足が解消される。即ち、図２（ｂ）に示すように、トナーＴＲを担持するトナー再配置電極１０からトナーＴＲが感光体１上の静電像に補給されて、低濃度部において所期の濃度に引き上げる。

掃き寄せもトナー再配置電極１０をトナー像が通過するときに補正される。即ち、図３のＢで示す高濃度部が交番電界の作用で均されて所期の濃度に補正される。

このように、吸い込み及び掃き寄せは、トナー再配置により補正され、トナー再配置の作用を強化することにより補正作用が増強される。例えば、トナー再配置における交番電圧を上げることにより吸い込み及び掃き寄せの補正作用が強化される。また、トナー再配置電極１０上に十分な量のトナーを担持させることにより、吸い込みが補正される。

濃度の傾斜は、トナー再配置において、トナーが感光体１上で移動することにより起こると考えられる。そして、トナー再配置電極における交番電圧を弱めることにより、濃度の傾斜を防止することができる。例えば、トナー再配置において、トナー再配置電極１０に印加される交番電圧を下げることにより濃度の傾斜を防止することができる。

図５は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図、図６はトナー再配置電極１０上のトナーを検知するトナーセンサ２１の構成を示す図である。

図５において、２０は画像形成装置全体を制御する制御部、２１は感光体１上のトナーを検知するトナーセンサ、２２は画像形成装置内の温度を検知する温度センサ、２３は画像形成装置内の湿度を検知する湿度センサ、２４は画像データを記憶する画像データ記憶部、２５は形成される画像の枚数をカウントする枚数カウンター、２６はタイマー、２７は感光体１、現像ローラ４Ａ等を駆動する駆動部、２８は不揮発メモリからなる記憶部である。

図６はトナーセンサ２１の構成を示す。トナーセンサ２１は感光体１に向けて光を出射するＬＥＤからなる発光素子２１Ａと、感光体１からの反射光を受光するフォトダイオードからなる受光素子２１Ｂとを有する。トナーセンサ２１は感光体１上に形成されたトナー像の濃度を検知し、濃度を電圧として出力する。

図７はトナーセンサ２１の出力を示す。図示のように、トナー量（ｇ／ｍ^２）が多く濃度が高いほどトナーセンサ２１の出力は低くなる。制御部２０はトナーセンサ２１の検知結果から図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すようなトナー像の濃度プロファイルを作成する。

なお、トナーセンサとして、トナー像の高さを検知することができるものを用いることもできる。図８はこのようなトナーセンサを示す。図８において、２１ａは半導体レーザからなる発光素子、２１ｂは位置センサ（ＰＳＤ）からなる受光素子、２１ｃは発光素子２１ａを駆動する駆動回路、２１ｄは増幅回路、２１ｅは演算制御回路、２１ｆはコリメータレンズ、２２ｇは結像レンズである。

発光素子２１ａからの光ビームを感光体１上のトナー像ＴＺに照射し、トナー像ＴＺの光学像を受光素子２１ｂ上に結像させる。受光素子２１ｂはその受光面における光ビームの入射位置に応じた電圧を出力する。

トナー像ＴＺの高さが、ｈ１、ｈ２、ｈ３のように異なる場合は、受光素子２１ｂにおける光ビームの入射位置が変化して受光素子２１ｂはｈ１、ｈ２、ｈ３に対応した異なる電圧を出力する。演算制御回路２１ｅは受光素子２１ｂを出力からトナー像ＴＺの高さの計測値を出力する。

このようにして、トナーセンサ２１はトナー像の高さを検知する。トナー像の濃度は、トナー像の高さに比例するので、図８に示すトナーセンサ２１により、トナー像の濃度が検知される。

図９は本発明における基本プロセスのフローチャートである。

ステップＳＴ１において、基準パターンのトナー像が感光体１上に形成される。

このステップでは、例えば、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す基準パターンの画像データに基づいて、感光体１上に静電潜像を形成し、現像装置４の現像で、感光体１上に基準パターンのトナー像が形成される。

ステップＳＴ２において、形成されたトナー像の濃度をトナーセンサ２１が検知する。

ステップＳＴ３において、制御部２０がトナーセンサ２１の検知結果に基づいて、トナー再配置における条件を設定する。

ステップＳＴ４において、画像形成が行われる。画像形成においては、現像により形成されたトナー像を構成するトナーの再配置が行われる。

ＳＴ３において設定される条件は次の二つに大別される。

第１の条件は、トナー再配置電極１０上に十分な量のトナーを担持させるという条件である。

図２（ｂ）に示すように、トナー再配置においては、未現像又は現像不足部分に対して、トナー再配置電極１０からトナーが移動して付着する。即ち、トナー再配置において、トナー補給が行われる。トナー補給が十分に行われるためには、トナー再配置電極１０上に十分な量のトナーが存在する必要がある。

第１の条件を作るために、トナー再配置電極１０上にトナーを付与するトナー付与工程が実施される。

トナー付与工程を図１０に示す。

図１０（ａ）において、帯電装置２で感光体１を帯電することにより、感光体１上にはＶ０の電位が形成される。帯電された感光体１を露光装置３で一様露光することにより、感光体１上の電位がＶ１に低下し〔図１０（ｂ）〕、現像装置４で現像することにより、トナーＴの層が感光体１上に形成される〔図１０（ｃ）〕。

感光体１とトナー再配置電極１０間に、感光体１側を負とし、トナー再配置電極１０側を正とするＤＣ電圧及びＡＣ電圧を印加することにより、感光体１上のトナーＴが移動して、図１０（ｄ）に示すように、トナー再配置電極１０上にトナーが移り、トナー再配置電極１０上に均一なトナー像が形成される。図１０のトナー付与工程では、トナー再配置電極１０上に所定量のトナーが担持されるように、現像ローラ４Ａ及びトナー再配置電極１０に直流電圧が印加される。トナー再配置電極１０に印加される直流電圧を以下においてＶｄｃと言うが、直流電圧Ｖｄｃを調整することにより、トナー再配置電極１０に担持されるトナーの量が調整される。

このように、トナー付与工程は、感光体１上に現像装置４からトナーを移動させ、感光体１からトナー再配置電極１０にトナーを移動させることにより行われる。感光体１と現像装置４とはトナー付与部を構成し、制御部２０は、駆動部２７の制御による感光体１と現像ローラ４Ａとの回転制御及び所定量のトナーを感光体１に載せる現像を行う現像バイアスを現像ローラ４Ａに印加する等の制御を行って、トナー再配置電極１０に対するトナー付与を行う。

図示の例では、感光体１を帯電し、露光し、現像することにより、感光体１上にトナー層を形成しているが、感光体１上に現像装置４からトナーを移動させる条件を作る制御を行えばよく、帯電、露光はトナー付与工程において必須ではない。

トナー付与工程においては、トナー再配置電極１０に印加される電圧の直流電圧Ｖｄｃを調整することにより、最適量のトナーがトナー再配置電極１０に付与される。

図１０のトナー付与工程においてトナー再配置電極１０に印加される電圧の直流電圧Ｖｄｃ及びトナーの帯電量の変化に対応したトナー量の変化、即ち、トナー再配置電極１０上のトナー量の変化を図１１に示す。図１１において、横軸は直流電圧Ｖｄｃであり、縦軸はトナー再配置電極１０上のトナー量である。

図示のように、直流電圧Ｖｄｃの増加に比例してトナー付与量が増加するとともに、トナーの帯電量が増加するとトナー付与量が減少する。

図１１から明らかなように、トナーの帯電量ｑ／ｍが変化した場合、トナー再配置電極１０上のトナー量が変化する。トナーの帯電量は環境、現像剤の使用履歴等により変化するので、これらの要因に対応した電圧をトナー付与工程において、トナー再配置電極１０に印加する必要があることが判る。

第２の条件は、トナー再配置におけるトナー再配置電極１０に印加される電圧である。

図４に示す濃度傾斜はトナー再配置において、トナー再配置電極１０に印加される電圧が適正値でない場合に発生する。前記電圧を最適値に設定することにより濃度の傾斜が防止される。トナー再配置電極１０に印加される電圧の調整では主として交番電圧（以下Ｖａｃと言う）が調整されるが、直流電圧を合わせて調整することも可能である。

図１２はトナーの帯電量（ｑ／ｍ）が変化した場合のトナー再配置電極１０に印加される交番電圧Ｖａｃの適正値を示すグラフである。

図１２の例では、交番電圧Ｖａｃの調整に、交番電圧のピーク電圧の調整が用いられた例を示す。図１２において、横軸はトナーの帯電量ｑ／ｍ、縦軸は交番電圧Ｖａｃのピーク値である。

領域ＲＡは適正領域、即ち、吸い込み（先端欠けを含む）、掃き寄せ及び濃度の傾斜が発生せず、良好な画像が形成される領域を、領域ＲＢが濃度の傾斜が発生する領域を、領域ＲＣが掃き寄せ及び吸い込みの補正が不十分な領域を、領域ＲＤが、電流がリークしてトナー再配置が不十分な領域を、領域ＲＥがトナー再配置作用が不十分な領域をそれぞれ示す。

図１２において、直線Ｌ１はリークを起こさない電圧の上限値を示し、曲線Ｌ２は、トナーが感光体１から離れず、不動である電圧の上限を示し、曲線Ｌ３はトナーを適度に振動させることができる電圧の上限を示し、曲線Ｌ４はトナーを適度に振動させることができる電圧の下限を示す。
＜実施の形態１＞
図１３〜１６は本発明の実施の形態１における制御のフローチャートである。図１３と図１４とにより一つのフローが形成され、図１５と図１６とにより一つのフローが形成される。なお、図１３〜１８における符号イ〜ウは、異なる図間において対応する接続端を示す。

ステップＳＴ１０の判断で、環境（温度、湿度）又は印字率が所定値以上変化した場合に図１３、１４のシーケンス１（ＳＱ１）が実行され、環境（温度、湿度）又は印字率は所定値以上変化しない場合には、図１５，１６のシーケンス２（ＳＱ２）実行される。ステップＳＴ１０の判断に装置が所定長以上の停止時間後に作動する場合の判断を含めてもよい。

環境、印字率が変化した場合、又は停止時間が所定よりも長い場合、トナーの帯電量（ｑ／ｍ）が変化する。したがって、トナー再配置においては、トナーの帯電量の変化に対応した条件設定を行う必要がある。ＳＴ１０の判断は、このようにトナーの帯電変化に対応して条件設定を行うためのステップである。

この判断は、図５における温度センサ２２、湿度センサ２３及び印字率情報発生部を構成する画像データ記憶部２４、枚数カウンター２５からの情報に基づいて行われる。

印字率は画像データ記憶部２４からの画像情報に基づいて計算した画像量を枚数カウンターからの画像枚数と画像サイズとから計算された画像面積で除することにより得られる。画像形成装置の停止時間はタイマー２６の情報から得られる。

シーケンス１（ＳＱ１）では、ステップＳＴ１１において最高濃度が適正値に設定される。ＳＴ１１は現像バイアスの直流成分Ｖｄｃｅを調整することにより行われる。

ＳＴ１１に続くステップＳＴ１２において図１０に示すトナー付与工程が実行される。トナー付与工程によりトナー再配置電極１０上には適正量のトナーが担持される。

ステップＳＴ１３において、トナー付与においてトナー再配置電極１０に印加される直流電圧Ｖｄｃ及びトナー再配置においてトナー再配置電極１０に印加される交番電圧Ｖａｃの初期値が設定される。

シーケンス１（ＳＱ１）の開始時における現状の直流電圧Ｖｄｃ及び交番電圧Ｖａｃが初期値としてそれぞれ設定される。

ステップＳＴ１４において、トナー像の濃度の傾斜が検知される。ステップＳＴ１４は次のようにして実行される。感光体１上に図４（ａ）に示す基準パターンのトナー像が形成される。形成したトナー像の濃度をトナーセンサ２１により検知する。濃度の傾斜は図４（ｂ）における角度θとして検知される。

ステップＳＴ１５の判断でトナー像の濃度の傾斜が所定値以下のとき、即ち、図４（ｂ）における角度θが所定値以下である場合は（ＳＴ１５のＹｅｓ）、ステップＳＴ１６において、吸い込み及び掃き寄せを検知する。ステップＳＴ１６は次のようにして実行される。感光体１上に図３（ａ）に示す基準パターンのトナー像が形成される。形成したトナー像の濃度をトナーセンサ２１により検知する。吸い込み・掃き寄せは、図３（ｂ）におけるＡで示す部分の斜線部面積〔Ａ〕及びＢで示す部分の斜線部面積〔Ｂ〕として検知される。

ステップＳＴ１６の検知結果の判断であるステップＳＴ１７の判断がＮｏの場合、即ち、図３（ｂ）における斜線部分面積〔Ａ〕が所定値以下の場合（ＳＴ１７のＹｅｓ）、ＳＴ１８に移行して画像形成が行われる。

ＳＴ１７の判断で吸い込みが所定値を超えている場合には（ＳＴ１７のＮｏ）、ｎ＝０か否かが判断される（ＳＴ２０）。ｎは、制御状態を示すパラメータである。ｎ＝０のときは（ＳＴ２０のＹｅｓ）、吸い込みを補正する状態が設定されていないと判断されてステップＳＴ３０以下の掃き寄せ補正ルーチンに移行する。

ｎ＝０でないとき、即ち、掃き寄せ補正条件が設定済みであるときは、次の吸い込み補正ルーチンが実行される。即ち、ＳＴ２１においてｎ＝０とし、ステップＳＴ２１Ａにおいてｎ＝ｎ＋１とした後に、直流電圧ＶｄｃをＶｄｃ＋５０Ｖに調整する（ＳＴ２２）。ＳＴ２２における調整は直流電圧Ｖｄｃを上げて、トナー付与における付与トナーの量を増加させるものである。

ステップＳＴ２３において、トナー付与工程を実行し、ステップＳＴ２４において、吸い込み及び掃き寄せを検知する。ＳＴ２４はＳＴ１６と同じである。

ステップＳＴ２５において、吸い込みの補正効果を判断し、補正が十分であれば（ＳＴ２５のＹｅｓ）、ステップＳＴ１８において画像形成を行い、ステップＳＴ１９において、ｎ＝０として終了する。

ＳＴ２１Ａ〜ＳＴ２６を５回（ｎ＝５）繰り返し、補正がなお十分でない場合はエラー表示が行われる（ＳＴ２７）。

ステップＳＴ２０において、初期状態の場合は（ｎ＝０），ステップＳＴ３０において、掃き寄せが所定値以内かが判断され、所定値以内、即ち、掃き寄せが十分に補正されているときは（ＳＴ３０のＹｅｓ）、ＳＴ２１に移行して吸い込み補正のルーチンに移行する。掃き寄せが所定値以内でないときは（ＳＴ３０のＮｏ）、ＳＴ３１において、ｎ＝ｎ＋１とした後、ステップＳＴ３２において、交番電圧Ｖａｃが調整される、即ち、交番電圧Ｖａｃが初期値に５０Ｖがプラスされたものとなる。ステップＳＴ３０における判断は図３における斜線部分〔Ｂ〕の面積に基づいて行われる。

ステップＳＴ３３において、掃き寄せ検知が行われる。掃き寄せ検知は次のように行われる。感光体１上に図３（ａ）に示す基準パターンのトナー像が形成される。形成したトナー像の濃度をトナーセンサ２１により検知し、図３（ｂ）における斜線部分〔Ｂ〕の面積を検知する。

ステップＳＴ３４において、掃き寄せの補正が十分か否かが判断され、十分である場合（ＳＴ３４のＹｅｓ）ＳＴ２１Ａに移行し、補正が十分でないときは（ＳＴ３４のＮｏ）、ＳＴ３２に戻る。

ＳＴ３２〜ＳＴ３５を５回（ｎ＝５）繰り返し、補正がなお十分でない場合はエラー表示が行われる（ＳＴ３６）。

ステップＳＴ１５の判断で、濃度の傾斜が所定値以内でない場合（ＳＴ１５のＮｏ）、ステップＳＴ４０において、ｎ＝ｎ＋１とした後、ステップＳＴ４１において交番電圧Ｖａｃが調整される。即ち、Ｖａｃ＝Ｖａｃ−５０Ｖの調整が行われる。この調整は、トナー再配置における交番電圧のピーク値を減少させる調整である。調整後、ステップＳＴ４２において濃度の傾斜を検知する。ＳＴ４２の検知は、ＳＴ１４と同じである。検知された濃度の傾斜に基づいて、ステップＳＴ４３において、濃度の傾斜が所定値内か否かが判断される。

ステップＳＴ４３の判断で濃度傾斜の防止が十分のときは（ＳＴ４３のＹｅｓ）、ＳＴ１６に移行し、十分でないときは、ＳＴ４０に戻る。

ＳＴ４０〜ＳＴ４４を５回繰り返し、なお、濃度傾斜の防止が十分でないときは、エラー表示が行われる（ＳＴ４５）。

ステップＳＴ１０の判断がＮｏの場合、即ち、画像形成装置の環境が大きく変化していない場合、図１５、１６に示すＳＴ５０以下の制御に移行し、濃度の傾斜、吸い込み及び掃き寄せの修正が行われる。

ＳＴ５０〜ＳＴ５６は図１３におけるＳＴ１３〜ＳＴ１９と同じである。

即ち、ＳＴ５０はＳＴ１３と、ＳＴ５１はＳＴ１４と、ＳＴ５２はＳＴ１５と、ＳＴ５３はＳＴ１６と、ＳＴ５４はＳＴ１７と、ＳＴ５５はＳＴ１８と、ＳＴ５６はＳＴ１９とそれぞれ同じである。

ＳＴ５４の判断でＮｏのときは、ＳＴ５７において、装置の状態を確認した後に、ＳＴ５８において、トナー付与が行われる。このように図１６のシーケンス２（ＳＱ２）においては、トナー付与工程における直流電圧Ｖｄｃの調整を行うことなく、現状の直流電圧Ｖｄｃでトナー付与が実行される。シーケンス２（ＳＱ２）は装置の環境が大きく変動していないという状況から、トナー付与工程における直流電圧Ｖｄｃの調整が不要であるという理由に基づいて設計されている。

ステップＳＴ５７の判断において、吸い込みと掃き寄せとを修正する条件ができていないと判断されたときは（ＳＴ５７のＹｅｓ）、ＳＴ６０以下の掃き寄せ補正のルーチンに移行する。

掃き寄せ補正のルーチン即ち、ＳＴ６０〜ＳＴ６６は図１３、１４におけるＳＴ３０〜ＳＴ３７と同じである。

即ち、ＳＴ６０とＳＴ３０、ＳＴ６１とＳＴ３１、ＳＴ６２とＳＴ３２、ＳＴ６３とＳＴ３３、ＳＴ６４とＳＴ３４、ＳＴ６５とＳＴ３５、ＳＴ６６とＳＴ３６、ＳＴ６７とＳＴ３７、とがそれぞれ同じである。

ステップＳＴ５２の判断で濃度の傾斜の防止が十分でないと判断されたとき（ＳＴ５２のＮｏ）、ＳＴ７０以下の傾斜防止ルーチンに移行する。

傾斜防止ル−チンである、ＳＴ７０〜ＳＴ７５は図１３におけるＳＴ４０〜ＳＴ４５と同じである。即ち、ＳＴ７０とＳＴ４０、ＳＴ７１とＳＴ４１、ＳＴ７２とＳＴ４２、ＳＴ７３とＳＴ４３、ＳＴ７４とＳＴ４４、ＳＴ７５とＳＴ４５、とがそれぞれ同じである。
＜実施の形態２＞
図１７、１８はシーケンス１（ＳＱ１）のＳＴ１３以下の制御及びシーケンス２（ＳＱ２）の制御を他の手法で行う例のフローチャートである。図１７と図１８とにより一つのフローが形成される。

図１７、１８の例では、吸い込み、掃き寄せ及び濃度の傾斜について、各要因を個々に判断するのではなく、これらの要因の組み合わせにより分類された画質の類型を判断基準として画質の補正を行っている。図１７のシーケンスは図１３におけるＳＴ１２に続いて、又は、図１３におけるＳＴ１０の判断がＮｏの場合に開始する。

ＳＴ８０は図１３におけるＳＴ１３、図１５におけるＳＴ５０と同じである。

ステップＳＴ８１において、画質の判断が行われる。ＳＴ８１では、感光体１上に図３、４に示すパッチを形成し、トナーセンサ２１により、パッチの濃度を検知し、吸い込み、掃き寄せ及び濃度の傾斜に関する判断が行われる。この判断では、表１を参照した判断が行われる。表１は記憶部２８に格納されており、制御部２０は記憶部２８の表１を参照してＳＴ８１の判断を行う。

表１において、画質Ｅは、濃度の傾斜、吸い込み及び掃き寄せの全てが良好であり、補正を行うことなく、画像形成を実行することが可能と判断できる画質を示し、画質Ｆは、濃度の傾斜及び掃き寄せについては良好であるが、吸い込みの補正が必要な画質を示し、画質Ｇは濃度の傾斜については良好であるが、掃き寄せ及び吸い込みの補正が必要な画質を示し、画質Ｈは、掃き寄せ及び吸い込みについては良好であるが、濃度の傾斜の補正が必要な画質を示し、画質Ｊは掃き寄せについては良好であるが、濃度の傾斜及び吸い込みについて補正が必要な画質を示す。なお、表１における○は画質良好を表し、×は画質不良を表す。

図１７に示すように、画質Ｅでは（ＳＴ８２のＹｅｓ）画質Ｅは良好なレベルの画質であるので、トナー付与やトナー再配置においてトナー再配置電極１０に印加する条件の調整が不要である。したがって、画質Ｅにおいては、ステップＳＴ８３において画像形成を行い、ＳＴ８４においてｎ＝０として終了する。

画像形成においては、十分な量のトナーを担持するトナー再配置電極１０により、トナー再配置が行われるので、吸い込みの補正が良好に行われる。

画質Ｆにおいては（ＳＴ８５のＹｅｓ）、トナー付与工程を実行して（ＳＴ８６）、トナー再配置電極１０上に十分な量のトナーを付与した後に、ステップＳＴ８３において画像形成を行い、ＳＴ８４においてｎ＝０として終了する。

画質Ｇにおいては（ＳＴ８７のＹｅｓ）、トナー再配置における交番電圧Ｖａｃの調整が行われる。ステップＳＴ８９においては、交番電圧Ｖａｃが調整されるが、この調整Ｖａｃ＝Ｖａｃ＋５０Ｖから判るように、交番電圧を増加させてトナー再配置作用を強化する条件が設定される。これにより、吸い込み及び掃き寄せの補正作用は強化される。

ステップＳＴ９０において、吸い込み・掃き寄せの補正効果を検知する検知モードが実行される。ＳＴ９０は感光体１上にパッチを形成し、トナーセンサ２１によりパッチの濃度を検知することにより行われる。

補正効果が十分なときは（ＳＴ９１のＹｅｓ）、トナー付与（ＳＴ９４）後、画像形成を行い（ＳＴ９５）終了する。補正効果が十分でないときは（ＳＴ９１のＮｏ）、ＳＴ８８に戻る。ＳＴ８８〜ＳＴ９２を５回繰り返しても補正が十分でないときはエラー表示を行って（ＳＴ９３）終了する。

画質Ｈにおいては（ＳＴ１００のＹｅｓ）トナー再配置における交番電圧Ｖａｃの調整が行われる。ステップＳＴ１０２においては、交番電圧Ｖａｃが調整されるが、この調整Ｖａｃ＝Ｖａｃ−５０Ｖから判るように、交番電圧を減少させてトナー再配置作用を低下させる条件が設定される。これにより、濃度の傾斜を発生させる作用が弱められる。

ステップＳＴ１０３において、濃度の傾斜の発生を検知する検知モードが実行される。ＳＴ１０３は感光体１上にパッチを形成し、トナーセンサ２１によりパッチの濃度を検知することにより行われる。

濃度の傾斜の防止効果が十分なときは（ＳＴ１０４のＹｅｓ）、画像形成を行い（ＳＴ１０７）終了する。濃度の傾斜の防止効果が十分でないときは（ＳＴ１０４のＮｏ）、ＳＴ１０１に戻る。ＳＴ１０１〜ＳＴ１０５を５回繰り返しても濃度の傾斜の防止が十分でないときはエラー表示を行って（ＳＴ１０６）終了する。

ＳＴ１００の判断でＮｏのときとは、画質がＥ、Ｆ、Ｇ又はＨのいずれでもないとき、即ち、画質Ｊの場合である。画質Ｊにおいては（ＳＴ１００のＮｏ）トナー再配置における交番電圧Ｖａｃの調整が行われる。ステップＳＴ１１２においては、交番電圧Ｖａｃが調整されるが、この調整Ｖａｃ＝Ｖａｃ−５０Ｖから判るように、交番電圧を減少させてトナー再配置作用を低下させる条件が設定される。これにより、濃度の傾斜の発生が防止される。

ステップＳＴ１１３において、濃度の傾斜を検知する検知モードが実行される。ＳＴ１１３は感光体１上にパッチを形成し、トナーセンサ２１によりパッチの濃度を検知することにより行われる。

濃度の傾斜の防止が十分なときは（ＳＴ１１４のＹｅｓ）、ステップＳＴ１１７においてトナー付与を行った後に画像形成を行い（ＳＴ１１８）終了する。濃度の発生の防止が十分でないときは（ＳＴ１１４のＮｏ）、ＳＴ１１１に戻る。ＳＴ１１１〜ＳＴ１１５を５回繰り返しても濃度の傾斜の防止が十分でないときはエラー表示を行って（ＳＴ１１６）終了する。

画質Ｊの場合の調整においては、ステップＳＴ１１７においてトナー付与が行われる。表１に示すように画質Ｊは吸い込みによる画質低下を示している。したがって、ステップＳＴ１１７において、吸い込みに対する補正であるトナー付与が画像形成に先立って実行される。

＜電極条件（トナー再配置電極の条件）＞
・トナー再配置電極表面のトナー担持量： ４〜８ｇ／ｍ^２
・トナー再配置電極〜感光体隙間： ０．３ｍｍ
・トナー再配置電極の長手方向長さ（感光体の軸方向の長さ）： ３１０ｍｍ
・トナー再配置電極の副走査方向幅（感光体の移動方向の長さ）： ２０ｍｍ
・トナー再配置電極の厚さ： ３ｍｍ
・材質： Ａｌ
・トナー再配置電極の表面Ｒｚ： ０．８μｍ
・感光体背景部電位（帯電電圧）Ｖ０： −６００Ｖ
・感光体ベタ露光部電位Ｖｉ： −１００Ｖ
・現像バイアスの直流成分Ｖｄｃｅ： −４５０Ｖ
・感光体表面速度（プロセス速度）： ４００ｍｍ／ｓ
・トナー再配置電極電位：
画像形成前のトナー付与時： ＋３００Ｖ
画像形成中（トナー再配置中）： −４５０Ｖ
・トナー再配置電極に重畳する交番電圧：
ピーク間電圧： ２．０ｋＶ
波形： 対称矩形波
周波数： ９ｋＨｚ
＜その他の条件＞
・感光体直径： ６０ｍｍ
・現像ローラ直径： ２５ｍｍ
・現像ローラ表面速度： ７２０ｍｍ／ｓ（逆回転現像方式）
・現像ローラ〜感光体隙間： ０．３０ｍｍ
・現像ローラ上現像剤搬送量： ２２０ｇ／ｍ^２
・画像形成装置： モノクロ８０ｐｐｍ機（プロセス速度４００ｍｍ／ｓ）
・トナー粒径： ６．５μｍ
・キャリア粒径： ３３μｍ
・トナー濃度： ７質量％
・現像器中現像剤量： １０００ｇ
・実施例： ５００ｐ毎にトナー再配置による吸い込み、掃き寄せ、濃度の傾斜に対する補正効果を検知し、検知結果をトナー付与工程の電極条件及び画像形成のトナー再配置における電極条件にフィードバックする。
・比較例１：５００ｐ毎にトナー付与工程を実行する。画像形成及びトナー付与におけるトナー再配置電極の条件制御無し。
・比較例２：５００ｐ毎にトナー付与工程と実行する。実施例と同様に画像形成のトナー再配置における電極条件の制御を５００ｐ毎に行うが、掃き寄せ及び吸い込みの検知とそれに伴うトナー付与工程における電極条件の制御を実施せず。

その他の条件は比較例と実施例で共通。
＜評価＞
プリント枚数が１ｋｐ、２ｋｐ、３ｋｐの時点で、濃度傾斜・吸い込み・掃き寄せを目視評価した。

評価結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例では、濃度の傾斜、吸い込み及び掃き寄せに関して、ＮＮ環境（常温・常湿）、ＬＬ（低温・低湿）及びＨＨ（高温・高湿）において、全て良好であった。これに対して、比較例１では、ＬＬ環境において、濃度の傾斜が発生し、比較例２では、ＨＨ環境において、吸い込み及び掃き寄せが発生した。

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
１０ トナー再配置電極
１０Ａ、１０Ｂ 電源
２０ 制御部
２１ トナーセンサ

Claims (8)

1. 像担持体と、
   該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
   該像担持体に担持されている静電潜像を現像して、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
   該現像装置に対して、前記像担持体の移動方向下流側に位置し、前記像担持体に対向して配置された電極と、
   該電極に少なくとも交番電圧を印加する電源と、
   前記像担持体上のトナーを検知するトナーセンサと、
   制御部とを備え、
   前記潜像形成装置により前記像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像装置で現像することにより前記像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像に対して前記電源により前記電極に少なくとも交番電圧を印加して、前記像担持体と前記電極との間でトナーを往復運動させるトナー再配置を行う画像形成装置であって、
   前記潜像形成装置と前記現像装置とにより、前記像担持体上に基準パターンのトナー像を形成し、
   前記トナーセンサにより、前記基準パターンのトナー像の濃度を検知し、
   前記制御部は、前記基準パターンのトナー像の濃度を検知した前記トナーセンサの出力に基づいて、前記トナー再配置における条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は前記条件の設定において、前記電極上にトナーを付与することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は前記条件の設定において、前記トナー再配置における前記電源の出力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. 前記制御部は、温度情報、湿度情報及び印字率情報のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、前記条件を設定するシーケンス１又はシーケンス２を選択し、前記シーケンス１においては、最高濃度を補正するステップの後に、前記条件を設定し、シーケンス２においては、前記ステップを経ないで前記条件を設定す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. 前記電極にトナーを付与する際に、前記電源は前記電極に少なくとも直流電圧を印加し、前記制御部は、前記直流電圧を、前記トナーセンサの出力に基づいて設定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記トナー再配置における前記交番電圧を、前記トナーセンサの出力に基づいて設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記基準パターンの濃度を検知した前記トナーセンサの出力に対する画質の類型の対応表を記憶した記憶部を有し、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記対応表を参照して前記条件を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記トナーセンサの出力に基づいて、吸い込み、掃き寄せ及び濃度の傾斜のうちの少なくともいずれか一つが起きているかを判断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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