JP2011013595A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ２３上等のトナー帯電異常による印刷の汚れを防止する。
【解決手段】転写ベルト１６上に汚れ検知用パターンとして低濃度トナー像パターンを現像し、転写ベルト１６上のパターン先頭位置の濃度とパターン先頭位置から現像ローラ２３の１周分の長さを越えた位置の濃度とを測定し、その濃度差に基づき汚れの有無を判定するようにした。その結果、汚れがありと判定されたときは、トナーを感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させ、転写ローラ３１に電圧をかけないようにする。これにより電界が発生しないのでトナーは感光体ドラム２１上に残留してクリーニング装置２６により掻き取られ除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置においては、環境変化や経時変化につれ現像剤であるトナーによる印刷濃度が濃くなったり薄くなったりするところを一定の濃度に保つため、印刷濃度検出手段により濃度を検知し、濃度補正を行うことがなされている。例えば、下記の特許文献１には、印刷濃度検出手段の感度補正を行い、高品位の印刷を可能とする技術が記載されている。

特開２００４−３４１１００号公報

しかしながら、従来の画像形成装置においては、印刷に使用されるトナーが過度に少ない状態が続く場合、現像ローラに付着しているトナーは外部へ排出されず同じところを回されこすり続けられることになる。このため、摩擦帯電によって現像ローラの電位が異常に上昇し、帯電潜像を現像する際に必要以上にトナーが感光体ドラムに付着することがある。必要以上のトナーが感光体ドラムに付着すると印刷用紙に異常な高濃度部分が現れ、汚れとなることがある。この状態で濃度補正が行われると、異常な濃度に基づいて補正動作を行うこととなり適正な濃度は得られない。その結果、印刷したときの画像品質が低下するこという課題があった。

本発明の画像形成装置は、移動可能に配設された像担持体と、前記像担持体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、前記担持体に対向して設けられ、前記像担持体に形成された前記現像剤像の濃度を検知する検知手段と、前記現像剤形成手段に対する前記現像剤像の形成を制御する制御部とを備えている。

前記制御部は、前記現像剤像形成手段に、所定間隔以上離れた第１及び第２の位置に、少なくとも２つ以上の複数の同じ前記現像剤像が含まれる濃度検知現像剤像を形成させる画像形成部と、前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度を前記検知手段で検知する濃度検知部と、前記濃度検知部により検知された前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度から濃度差を算出する算出部とを有している。

本発明の他の画像形成装置は、移動可能に配設された像担持体と、前記像担持体上にドット単位で静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を所定量帯電させ、帯電した前記現像剤により前記静電潜像を可視化し、前記像担持体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、前記現像剤像形成手段に対する現像剤像の形成を制御する制御部とを有している。

前記制御部は、前記潜像形成手段により前記静電潜像を形成するドット数をカウントするドット数カウント手段と、印刷動作における前記像担持体の回転数をカウントする像担持体カウント手段と、単位印刷枚数における平均静電潜像ドット数に基づき印字率を算出する印字率計算部と、印刷枚数をカウントする印刷枚数カウント部とを有しており、前記印字率と前記印字枚数の大きさにより前記現像剤の帯電量を判定する時期を変えるようにしている。

本発明の画像形成装置によれば、移動可能に配設された像担持体上に形成された現像剤像の濃度を、所定間隔だけ離れた位置で測定してその濃度差を比較することにより汚れの有無を判定するようにした。判定の結果、汚れがあったときは、汚れの原因である現像剤を廃棄するようにしたので適切な濃度補正が可能となる。又、汚れの発生を早期に検知するので汚れの少ない印刷が可能となる。

更に、温湿度を検出する環境検出手段により、温湿度に応じて汚れ検出動作の実施頻度を変えるようにしたので、不必要な汚れ検出動作が行われなくなり現像剤を無駄に廃棄することがなくなる。

本発明の他の画像形成装置によれば、静電画像を形成するドット数と、像担持体の回転数とをカウントし、これらに基づき印字率を算出してこの印字率と印刷枚数との大きさにより汚れ検出動作の実施頻度を変えるようにしたので不必要な汚れ検出動作が行われなくなり現像剤を無駄に廃棄することがなくなる。

図１は本発明の実施例１における画像形成装置の概略を示す構成図である。 図２は図１中の画像形成カートリッジ２０の概略を示す構成図である。 図３は本発明の実施例１における図１の制御部４０の機能ブロック図である。 図４は図１中の用紙１１における汚れ発生時の状態を示す説明図である。 図５は図１中の用紙１１における汚れ検知用パターン１を示す説明図である。 図６は図１中の用紙１１における汚れ検知用パターン２を示す説明図である。 図７は図１の画像形成装置１０の汚れ検出動作を示すフローチャートである。 図８は本発明の実施例２における画像形成装置の概略を示す構成図である。 図９は本発明の実施例２における図８の制御部４０Ａの機能ブロック図である。 図１０は図８の画像形成装置１０Ａの汚れ検出動作頻度判定処理を示すフローチャートである。 図１１は本発明の実施例３における画像形成装置の概略を示す構成図である。 図１２は本発明の実施例３における図１１の制御部４０Ｂの機能ブロック図である。 図１３は図１１の画像形成装置１０Ｂの汚れ検出動作頻度判定処理を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の画像形成装置の構成）
図１は本発明の実施例１における画像形成装置の概略を示す構成図である。

本発明の実施例１の画像形成装置１０は、例えば、電子写真方式のプリンタであり、用紙１１を収納するカセット１２と、搬送路１４上に用紙１１を１枚ずつ繰り出すピックアップローラ１３と、搬送路１４を介して搬送されてきた印刷媒体（例えば、用紙）１１に現像剤（例えば、トナー）による現像を行う画像形成カートリッジ２０及び露光ヘッド１５と、用紙１１を搬送する転写ベルト１６とを有している。転写ベルト１６は、その表面に画像形成カートリッジ２０によりトナー現像が行われる像担持体の機能を有している。

更に、本画像形成装置１０は、用紙１１上のトナー現像を熱により定着する定着装置１７とトナー定着を終えた用紙１１を画像形成装置１０の外へ送出する搬出ローラ１８と、転写ベルト１６上のトナー現像の濃度を検知する検知手段（例えば、濃度センサ）１９と、各種機能ブロックから構成されて画像装置全体を制御する制御部４０とを有している。濃度センサ１９は、例えば、反射型光学センサで構成されており、転写ベルト１６上のトナー現像に光を照射し、その反射光の反射量を検出する機能を有している。

図２は、図１中の画像形成カートリッジ２０の概略を示す構成図である。
本画像形成カートリッジ２０は、現像剤像形成手段を構成しており、その表面に静電潜像を形成する像担持体（例えば、感光体ドラム）２１と、感光体ドラム２１を均一に帯電させる帯電ローラ２２と、感光ドラム２１に当接しており、電圧を印加することにより、トナーを感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させる現像ローラ２３と、トナーを現像ローラ２３に供給する供給ローラ２４と、現像ローラ２３に当接するように配設されて現像ローラ２３の表面に現像剤層（例えば、トナー層）を形成するトナー規制部材２５と、感光体ドラム２１に当接して感光体ドラム２１の表面のトナー又は紙粉等を排除するクリーニング装置２６とから構成されている。現像ローラ２３、供給ローラ２４及びトナー規制部材２５は、現像剤層を形成する現像部を構成している。

画像形成カートリッジ２０の周辺部には、ＬＥＤ光やレーザ光等により複数ドットの発光を行い感光体ドラム２１に静電潜像を形成する露光ヘッド１５と、感光体ドラム２１上のトナーを、印加された電圧により発生した電界により用紙１１上に転写させる転写ローラ３１と、各種電源３２（＝３２ａ〜３２ｄ）とが配設されている。

感光ドラム２１は、導電性支持体と光導電層によって構成され、導電性支持体としてはアルミニウムの金属パイプに光導電層として電荷発生層・電荷輸送層を順次積層した有機系感光体で構成されている。帯電ローラ２２と、現像ローラ２３と、転写ローラ３１とは、金属シャフトと半導電性ゴム層によって構成されている。供給ローラ２４は、金属シャフトと発泡系ウレタンゴム材等で構成されており、現像ローラ２３にトナーを供給する機能を有している。トナー規制部材２５は、例えば、厚さO.08mmで長手方向の長さが、現像ローラ２３の弾性体の幅にほぼ一致する薄板であり、短手方向の一端は、図示せぬフレームに固定され、他端は、先端から僅かに内側の面が現像ローラ２３に当接するように配設されている。

図３は、本発明の実施例１における図１の制御部４０の機能ブロック図である。
制御部４０は、反射型光学センサである濃度センサ１９で読み取られた転写ベルト１６上の濃度検知現像剤像（例えば、汚れ検知用パターン）のトナー濃度を検知する濃度検知部４１と、濃度検知部４１で検知された複数箇所のトナーの濃度差を算出する算出部（例えば、濃度差算出部）４２と、濃度差算出部４２で算出された濃度差が閾値メモリ４４に格納されている、予め定められた閾値以上であるか否かを判定する汚れ判定部４３と、パターンメモリ４６に格納され、予め定められた汚れ検知用パターンを、汚れ判定部４３の結果によってドラム上に形成する画像形成部（例えば、トナー像形成部）４５とから構成されている。

（汚れの発生のメカニズム）
図４（ａ）（ｂ）は、図１中の用紙１１における汚れ発生時の状態を示す説明図である。

印刷時の用紙汚れは、次のようなメカニズムで発生する。すなわち、現像ローラ２３に付着しているトナーのうち、外部へ排出されず現像ローラ２３に付着したまま同じところで回されるトナーは、例えば現像ローラ２３と供給ローラ２４間で、こすり続けられることによって摩擦帯電して電位が異常に上昇し、過帯電トナーとなる。この過帯電トナーは、感光ドラム２１上の静電潜像を現像する際、必要以上に感光体ドラム１１に付着し、用紙１１に異常な高濃度部分を形成する。

この用紙汚れが発生する部分１１ａは、印刷の始めの先頭の部分に発生することが多い。その理由は、図４（ｂ）に示す通り、現像ローラ２３上に形成された過帯電トナーは、現像が開始されると感光体ドラム２１上に印刷用トナーとして吐き出される。その結果、用紙１１の印刷開始部分に汚れ部分１１ａが発生する。その後、現像ローラ２３には、供給ローラ２４から新たに正常帯電トナーが供給されるので、それ以後は、正常濃度で印刷される。

トナーが摩擦帯電する場所は、主に現像ローラ２３とトナー規制部材２５との接点、現像ローラ２３と感光ドラム２１との接点、現像ローラ２３と供給ローラ２４との接点の３箇所であり、いずれも現像ローラ２３の外周上であるのに対して、供給ローラ２４は、新しいトナーを現像ローラ２３に供給し続ける特性上、表面全部が新トナーでほぼ満たされている。そのため、過帯電トナーは現像ローラ２３の外周上に存在しやすく、それが更にひどくなる、つまり過帯電トナーの滞留量が、大量に現像ローラ２３上に発生すると供給ローラ２４上にまで過帯電トナーが発生してくることがある。

よって、用紙の汚れ始めには、印刷部先頭から現像ローラ２３の１周分又は供給ローラ２４の１周分若しくは現像ローラ２３の１周分と供給ローラ２４の１周分とを加えた印刷範囲内にのみ汚れ発生することが多く、それ以降は正常濃度として印刷される。

ここで、本実施例１では、印刷始めの汚れに着目し、以降の説明でも現像ローラ２３の１周分を汚れが発生する範囲として取り扱うが、これよりも汚れが進んだ状態の、供給ローラ２４の１周分又は現像ローラ２３の１周分と供給ローラ２４の１周分とを加えた印刷範囲内おいて、汚れが発生するという考えを除外するものではない。

印刷画像の濃淡と汚れの関係については、印刷する画像が薄いほうが汚れやすく、逆に印刷する画像が濃いと汚れにくい傾向がある。その理由は、使用されるトナー量の多さに関係していて、高濃度印刷では、過帯電トナーが発生する前に印刷トナーとして吐き出されてしまうからである。

（汚れ検知用パターンの構成）
本実施例１では以上のことに着目し、転写ベルト１６上に、濃度検知現像剤像である汚れ検知用パターンとして低濃度トナー像パターン(ハーフトーンパターン)を現像し、第１の位置であるパターン先頭のトナー濃度と、第２の位置である現像ローラ２３の１周分のパターン経過後の位置のトナー濃度とを濃度センサ１９にて検知し、濃度差を算出することにより、トナー帯電異常(過帯電)による汚れの発生を検出できるようにした。なお、このトナー帯電異常の検出時期、即ち、帯電量を判定する時期は、装置の特性に合わせて適宜決定すればよく、例えば、所定の印刷枚数を印刷したとき、つまり、規定印刷枚数毎にしてもよいし、規定動作時間毎にしてもよいし、更に印刷開始時に毎回行ってもよい。

図５は、図１中の用紙１１における汚れ検知用パターン１を示す説明図である。
濃度検知現像剤像である汚れ検知用パターンは、例えば、図５のように、同現像条件で一律の低濃度パターンで転写ベルト１６上に形成されている。低濃度とは、濃淡の検出のし易さからデューティ比（ＤＵＴＹ％）３０％以下が望ましい。ＤＵＴＹ％とは、ベタパターンを１００％としたときの印刷密度の割合であり、単位印刷枚数における平均静電潜像ドット数から算出される。パターンとは、現像剤によって形成された現像剤像である。汚れ検知用パターンの横幅は、転写ベルト１６上で濃度センサ１９の検知する幅以上になるよう形成されている。

この汚れ検知用パターンを用いて、第１の位置である転写ベルト１６の移動方向における上流側に形成されるパターン先頭部分（例えば、濃度測定部分）５１を測定し、第２の位置である転写ベルト１６の移動方向における下流側に形成される現像ローラ２３の１周分のパターン経過後の部分（例えば、濃度測定部分）５２を測定する。

なお、濃度測定部分５１、５２には、現像剤像が形成されており、これらの位置は、転写ベルト１６上で互いに所定間隔、例えば、現像ローラ２３の１周分離れた位置で且つ濃度センサ１９に対向する位置に配置されている。

図５（ａ）は、汚れがあるときの転写ベルト１６に転写された汚れ検知用パターンを示している。転写開始付近に濃度測定部分５１が設けられ、現像ローラ２３の１周分後方に濃度測定部分５２が設けられている。濃度測定部分５１は、汚れにより高濃度となっている。

図５（ｂ）は、汚れがないときの転写ベルト１６に転写された汚れ検知用パターンを示している。このときは、濃度測定部分５１も濃度測定部分５２も均一の濃度が測定される。

図６は、図１中の用紙１１における汚れ検知用パターン２を示す説明図である。
汚れ検知用パターン２においては、濃度測定部分５１と濃度測定部分５２のパターンは、同現像条件での低濃度パターンとし、濃度測定部分５１と濃度測定部分５２の間に高濃度パターンの部分として高濃度パターン部分５３を設けている。

このような構成をとることで、汚れがあった場合、特に現像ローラ２３とトナー規制部材２５との接点部に溜った汚れトナー（＝過帯電トナー）は、転写の過程で高濃度パターン中にすべて吐き出されてしまうので、濃度測定部分５２まで汚れトナーを引きずることなく、確実な汚れ検出が期待できる。

（画像形成装置の印刷動作）
図１及び図２を用いて画像形成装置１０の動作の説明をする。感光体ドラム２１の表面は、帯電ローラ２２等の帯電装置により、任意の極性と電位に均一に帯電される。上位装置からの印刷指示に従い、制御部４０から出力された画像データは、露光ヘッド１５に送られ、画像パターンに応じた静電潜像が感光ドラム２１の表面上に形成される。供給ローラ２４は、現像ローラ２３に当接しており、回転駆動することにより図示しないトナー収容器のトナーを、現像ローラ２３へ供給する。

現像ローラ２３上のトナーは、現像ローラ２３に当接しているトナー規制部材２５との摩擦等により帯電される。現像ローラ２３上のトナー厚は現像ローラ２３に対するトナー規制部材２５の押圧力等により決定される。現像ローラ２３は、感光ドラム２１に当接しており、電圧を印加することにより、トナーを感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させる。この後、感光体ドラム２１上のトナーは転写ローラ３１に印加された電圧により発生した電界により用紙１１に転写され、用紙１１上のトナーは定着装置１７により定着される。

転写後に感光体ドラム２１に残留したトナーはクリーニング装置２６により除去される。用紙１１がないときに同様な動作を行うと感光体ドラム２１上のトナーは転写ベルト１６に転写され、濃度センサ１９の位置まで送られたあと、図示しないトナー掻きとり装置により転写ベルト１６上から除去される。

（トナー廃棄動作）
次にトナー廃棄動作について説明する。

印刷に使用されるトナーが過度に少ない状態が続く場合、現像ローラ２３の表面に付着しているトナーは外部へ排出されず、供給ローラ２４やトナ一規制部材２５や感光体ドラム２１との接点において同じところを回され、こすり続けられ摩擦帯電による電位が異常に上昇することがある。このように帯電過多となったトナーは静電潜像へ転写の際に、必要以上に感光体ドラムに付着してしまい、用紙１１を汚すことから、用紙１１への印刷動作を行なう前に予め取り除きたい。

通常、用紙１１に印刷するときには、前述のように感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーを付着させ、感光ドラム２１と転写ローラ３１との電界により媒体上に転写する。一方、トナー廃棄動作を行なう場合は、トナーを感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させた後、転写ローラ３１に電圧をかけないようにする。これにより電界の発生は起こらず、トナーは感光体ドラム２１上に残留し、クリーニング装置２６によりすべて掻き取られ除去される。

ここで、トナー廃棄動作について、更に詳細に説明する。トナーの廃棄動作は、汚れ検知用パターン以上に濃度の高い他の現像剤像（例えば、現像剤廃棄パターン像）を形成して所定量のトナーを排出することで行われる。廃棄するトナーの所定量とは、画像形成装置１０や画像形成カートリッジ２０等の特性から予め決定しておいてもよい。又は濃度センサ１９で検知した濃度差から決定してもよい。例えば、濃度差が所定値よりも大きいときは１００％ベタ印刷を、所定値よりも小さいときは７０％ベタ印刷行い、廃棄するトナー量を調整してもよい。

本実施例１において、重要となる点は、汚れ検知用パターンは、同現像条件での低濃度パターンとすることであるが、汚れ検知用パターンを転写ベルト１６上に転写する際に、画像形成カートリッジ２０の空回しがあってはならない。画像形成カートリッジ２０の空回しとは、現像ローラ２３と供給ローラ２４の回転を伴い、且つ感光ドラム２１上へのトナー像形成をしない動作をいう。画像形成カートリッジ２０の空回しは、その間に現像ローラ２３、又は供給ローラ２４上でトナー帯電が進むことを意味しており、この場合、濃度測定部分５２の汚れ検知用パターンにも汚れが含まれてしまう可能性があるからである。したがって汚れ検知用パターンのトナー像形成は濃度測定部分５１から濃度測定部分５２に渡って連続的に行うものとする。

図７は、図１の画像形成装置１０汚れ検出動作を示すフローチャートである。
制御部４０の指示により本動作が開始される。ステップＳ１において、画像形成カートリッジ２０の空回しを行う。これは用紙１１がカセット１２からピックアップされ、搬送路１４上で感光ドラム２１の位置にたどりつくまでの時間相当行われる。この動作は、現像ローラ２３又は供給ローラ２４上のトナーを帯電させて実際の印刷時の状態に近づけるための動作である。

ステップＳ２において、トナー像形成部４５は、汚れ検出用パターンを作成し、感光ドラム２１上にトナー現像する。次に転写ローラ３１に電圧印加し、感光体ドラム１１上のトナー現像を転写ベルト１６上に転写する。ステップＳ３において、転写ベルト１６は、図示しない駆動モータによって回転させられ、汚れ検出用パターンの濃度測定部分５１は、濃度センサ１９の位置にくるまで送られる。濃度測定部分５１が、濃度センサ１９の位置まできたとき、濃度検知部４１は、濃度測定部分５１の濃度を測定する。

ステップＳ４において、現像ローラ２３の１周分のパターンが濃度センサ１９を通過するまで濃度検知部４１は待機する。ステップＳ５において、濃度測定部分５２が、濃度センサ１９の位置まできたとき、濃度検知部４１は、濃度測定部分５２の濃度を測定する。ステップＳ６において、濃度差測定部４２は、測定された濃度測定部分５１の濃度と濃度測定部分５２の濃度の濃度差を算出する。汚れ判定部４３での判定結果が、濃度測定部分５１の濃度と濃度測定部分５２の濃度との差が所定量以上であった場合は（ＹＥＳ）、汚れが発生しているものとしてステップＳ７へ進む。ここで所定量とは、例えば、本実施例では、濃度計Rite５００シリーズで測定したときの濃度０．１０差相当をいう。濃度は、一般的に-log₁₀(反射率)で表わされる。

汚れ判定部４３での判定結果が、濃度測定部分５１の濃度と濃度測定部分５２との濃度の差が所定量に満たない場合は（ＮＯ）、汚れがないものとして本処理を終了する。

汚れが発生しているときは、ステップＳ７において、トナー像形成部４５でトナー廃棄パターン像を形成し、所定量のトナー廃棄動作を行う。ここで、所定量のトナー廃棄動作とは、例えば、幅を現像ローラ２３の有効幅、長さを現像ローラ２３の１周分相当の長さ、印字ＤＵＴＹ１００％のベタパターン等をトナー廃棄パターンとし、このパターンにより印刷動作を行い、トナーを感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させた後、転写ローラ３１に電圧をかけないようにする。これにより電界の発生は起こらず、トナーは感光体ドラム２１上に残留し、クリーニング装置２６によりすべて掻き取られ除去される。

ステップＳ７において、トナーを所定量廃棄したあとは、再度汚れ判定を行うためにステップＳ１へ戻り、ステップＳ６で汚れ発生なしと判定されるまで上記動作を繰り返す。但し、ステップＳ６において、汚れ以外の要因で濃度測定部分５１の濃度と濃度測定部分５２の濃度との差が所定量以上であり続ける場合を避けるため、ステップＳ１〜Ｓ７までの繰り返し数には上限を設けるのが好ましい。

上限は、例えば、３回とし、３回繰り返しても濃度測定部分５１の濃度と濃度測定部分５２の濃度との差が所定量以上である場合は、装置に異常があることが考えられるため、図示しない表示部等に、装置調査を促すメッセージを表示するとよい。なお、この繰り返し回数の上限は、本実施例１において説明した廃棄パターンでトナーの吐き出しを繰り返したときの汚れの有無を実験的に検証した結果から引用した回数である。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、転写ベルト１６上に形成した複数の同一濃度の低濃度トナー像パターン(ハーフトーンパターン)を濃度センサ１９において検知して比較することでトナー帯電異常(過帯電)による汚れの発生を検出し、汚れありと判定したときには所定量のトナーを廃棄するので、適切な濃度補正が行える。

更に、濃度補正に限らず、本実施例１の形態の動作を適宜実施することで汚れをいち早く検知し、通常の印刷においても汚れのない、適正濃度、色味等を再現することができる。

（実施例１の変形例）
実施例１では、濃度測定部分５１と濃度測定部分５２との濃度差が所定量以上であったときは、汚れが発生したものとしている。

この変形例として、現像ローラ２３、供給ローラ２４等に帯電量を検出するセンサを設け、濃度センサ１９によって検知した濃度差が所定量以上であったときは、帯電量検出用のセンサにより、現像ローラ２３、供給ローラ２４等の帯電量を測定してその差が一定レベルを越えているか否かを確認して汚れの有無を判定するようにしてもよい。

（実施例２の構成）
図８は、本発明の実施例２における画像形成装置の概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例２における画像形成装置１０Ａは、実施例１における画像形成装置１０とほぼ同様の構成であるが制御部４０が制御部４０Ａに置き換わっている点が異なっている。

図９は、本発明の実施例２における図８の制御部４０Ａの機能ブロック図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例２の制御部４０Ａの構成は、実施例１の構成に加えて、制御部４０Ａの外部に、温湿度を検出する環境検出手段（例えば、環境センサ）６１が設けられ、制御部４０Ａは、環境センサ６１からの温湿度情報を電圧値へと変換して検出する環境検知部６２と、環境検知部６２の温湿度結果によって、汚れ検出動作をどれくらいの頻度で行うかを決定する動作頻度判定部（例えば、汚れ検出動作頻度判部）６３と、汚れ検出動作の頻度の指標となる印刷枚数カウンタ６４とから構成されている。

（実施例２の動作）
図１０は、図８の画像形成装置１０Ａの汚れ検出動作頻度判定処理を示すフローチャートである。

実施例１で述べたように、印刷時の汚れは、トナーの過剰帯電により発生する。このトナー帯電の進行は、空気中の水蒸気量が少ない、すなわち湿度が低いほうがトナーに帯電した電位が移動しにくいため進行が早い。温度については、現像ローラ２３の径、供給ローラ２４の径が膨張し、各ローラ同士の押し付け面積が大きくなる高温度のほうが摩擦帯電しやすくなるため、進行が早くなる。

以上の事実から、汚れが発生しやすい低湿度・高温度状態では、前述の汚れ検出動作を行う頻度を多くし、高湿度・低温状態では汚れ検出動作の頻度を少なくすることが考えられる。しかし、実際の画像形成装置１０Ａの動作範囲内でいえば、トナー帯電量はほぼ湿度に依存するので、本実施例２では湿度の大きさにより汚れ検出動作を行う頻度を変更するものとして図１０のフローチャートを用いて汚れ検出動作頻度判定処理について説明する。

制御部４０Ａの指示で処理が開始される。ステップＳ１１において、初期設定として印刷枚数カウンタ６４のカウント値をゼロクリアする。ステップＳ１２において、環境値(湿度)を測定するために環境センサ６１のセンサ出力を環境検知部６２で読み取って環境値を出力する。ステップＳ１３において、汚れ検出動作頻度判定部６３は、出力された湿度を受けて、その湿度の大きさによって汚れ検出動作を行う頻度を決定する。ここでいう頻度とは汚れ検出動作を行う間隔を表し印刷枚数により決定してもよいし、動作時間により設定してもよい。本実施例２では、頻度を規定印刷枚数により設定するものとし、この規定印刷枚数を所定カウント値として設定するようにした。例えば、この所定カウント値は、湿度をＨ[％ＲＨ]とすると次のように設定される。
所定カウント値(規定印刷枚数)＝２０×Ｈ（％ＲＨ）+６００枚
ここで、ＲＨは、相対湿度（Relative Humidity）を表す。

この所定カウント値によれば、例えば、相対湿度２０％ＲＨの低湿環境下では印刷枚数１０００枚毎に汚れ検出動作を行い、相対湿度８０％ＲＨの高湿環境下では印刷枚数２２００枚毎に汚れ検出動作を行うにことになる。

所定カウント値の設定が行われると、ステップＳ１４へ進み、通常印刷動作が行われると同時に、印刷枚数カウンタ６４により印刷用紙枚数がカウントされる。ステップＳ１５において、この印刷枚数カウント値が先の所定カウント値（規定印刷枚数）を超えたときには、ステップＳ１６へ進み汚れ検出動作が行われる。

この汚れ検出動作は、実施例１と同様に、ステップＳ１の画像形成カートリッジ２０の空回し処理と、ステップＳ２の転写ベルト１６上への汚れ検出用パターンの転写処理と、ステップＳ３の濃度測定部分５１の濃度測定処理と、ステップＳ４の現像ローラ２３の１周分の待機処理と、ステップＳ５の濃度測定部５２の濃度測定処理と、ステップＳ６の濃度測定部分５１と濃度測定部分５２の濃度差算出処理と、ステップＳ７のトナー廃棄処理とが実行される。

一方、印刷枚数カウント値が所定カウント値（規定印刷枚数）に達しないときは、ステップＳ１４へ戻り通常印刷動作が繰り返される。ステップＳ１６において汚れ検出動作を行った後には、再び印刷枚数カウンタ６４は、クリアされてその後も上記ステップＳ１１〜Ｓ１６の動作が繰り返される。

（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果に加え、次の効果がある。

実施例２では画像形成装置１０Ａに環境センサ６１を備えることで、温湿度に応じて汚れ検出動作を実施する頻度を変えられるので、不必要な汚れ検出処理、トナー廃棄処理をすることがなくなりトナーを無駄に排出することがなくなる。

（実施例３の構成）
図１１は、本発明の実施例３における画像形成装置の概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例３における画像形成装置１０Ｂは、実施例１における画像形成装置１０とほぼ同様の構成であるが制御部４０が制御部４０Ｂに置き換わっている点が異なっている。

図１２は、本発明の実施例３における図１１の制御部４０Ｂの機能ブロック図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例３の制御部４０Ｂの構成は、実施例１の構成に加えて、汚れ検出動作頻度決定手段を有している。この汚れ検出動作頻度決定手段は、静電潜像するドット数をカウントするドット数カウント手段（例えば、ドット数カウンタ）７１と、印刷動作における感光ドラム２１の移動量、即ち回転回数をカウントする像担持体カウント手段（例えば、ドラムカウンタ）７２と、ドット数カウンタ７１及びドラムカウンタ７２のカウント値から単位印刷枚数における平均静電潜像ドット数いわゆる印字率(又は、印字ＤＵＴＹと呼ぶ。)を算出する印字率計算部７３と、印刷枚数をカウントする印刷枚数カウント部（例えば、印刷枚数カウンタ）７４と、印刷枚数カウンタ７４のカウント値と印字率計算部７３で算出された印字率の大きさとによって汚れ検出動作をどれくらいの頻度で行うかを決定する動作頻度判定部（例えば、汚れ検出動作頻度判定部）７５とから構成されている。

（実施例３の動作）
図１３は、図１１の画像形成装置１０Ｂの汚れ検出動作頻度判定処理を示すフローチャートである。

印刷に使用されるトナーが過度に少ない低濃度印刷が続く場合、現像ローラ２３に付着しているトナーは外部へ排出されず同じところを回され、こすり続けられ、摩擦帯電による電位が異常に上昇し汚れの原因となること、そして高濃度印刷では、過帯電トナーが発生する前に印刷トナーとして吐き出されてしまうから汚れにくいことは、実施例１で述べた通りである。

そこで、実施例３では、近々の単位時間(例えば1時間)当たりにどれくらいの印刷枚数を、どのくらいの印字率で行ったかを判断し、その印刷枚数と印字率の大きさによって汚れ検出動作の頻度を変える構成にした。

制御部４０Ｂの指示で処理が開始される。ステップＳ２１において、初期設定としてドット数カウンタ７１、ドラムカウンタ７２、印刷枚数カウンタ７４のカウント値をゼロクリアする。ステップＳ２２において、ドット数カウンタ７１、ドラムカウンタ７２、印刷枚数カウンタ７４のカウントを開始し、ステップＳ２３において、所定時間内における、通常印刷動作、ウォーミングアップ動作を含むすべての動作に対して生じたドット数カウント値、ドラムカウント値、印刷枚数カウント値を求める。

ステップＳ２４において、ステップＳ２３で求めたドット数カウント値、ドラムカウント値から印字率の算出を印字率計算部７３で行う。印字率は、例えば用紙Ａ４サイズ相当の面積のすべてをベタパターンで印刷した場合をＤＵＴＹ１００％として換算し、単純には次の式で表される。
印字率[ＤＵＴＹ％]＝{DC／DNCA4×（DMC×DML／LA４）}×１００
但し、
DC：ドットカウント値
DNCA4：A4総ドット数
DMC：ドラムカウント値
DML：ドラム円周
LA4：Ａ４縦の長さ

ステップＳ２５において、算出された印字率と印刷枚数カウント値を受けて、汚れ検出動作頻度判定部７５は、汚れ検出動作を行うか否かを決定する。例えば、１時間当たりの平均印字率がＤＵＴＹ１０％未満であり、且つ印刷枚数が２００枚を超えたときには、ステップＳ２６へ進み、汚れ検出動作を行う。

一方、汚れ検出動作頻度判定部７５の判定結果が否のときは、汚れ検出動作は行わずステップＳ２１へ戻る。そして、その後も上記ステップＳ２１〜Ｓ２６の動作は繰り返される。

なお、本実施例３では、ステップＳ２５の条件として１時間当たりの判定値を設定し、ステップＳ２６の汚れ検出動作を行うか否かを決定したが、低ＤＵＴＹの印刷の連続枚数の度合いによって逐次、単位時間の設定を変えていったり、ステップＳ２５の判定値を切り替えていったりすれば、汚れ易い状況下に対応して汚れ検出動作の回数を増やすことができる。

（実施例３の効果）
本実施例３によれば、実施例１の効果に加え、次の効果がある。静電潜像のドット数カウンタ７１及びドラムカウンタ７２のカウント値から印字率を算出するとともに、印字率の大きさと印刷枚数に応じて汚れ検出動作を実施する頻度を変えられるので、不必要な汚れ検出処理、及びトナー廃棄処理をすることがなくなりトナーを無駄に排出することがなくなる。

（実施１〜３の他の変形例）
本発明は、上記実施例１〜３に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。

（ａ） 画像形成装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、プリンタ以外に、コピア、ファクシミリ又はこれらの複合装置（ＭＦＰ）等に適用することができる。

（ｂ） 印刷媒体として、印刷用の用紙１１で説明したが、用紙１１に限定されず、例えば、フィルム等の他の印刷媒体であってもよい。

（ｃ） 濃度センサ１９を転写ベルト１６の下に配置し、転写ベルト１６上に汚れ判定バターンを形成し、濃度検知することで説明したが、濃度センサ１９を、画像形成カートリッジ２０内に配置し、汚れ検知用パターンを感光ドラム２１上に形成して濃度検知しでもよい。

（ｄ） ベルトの移動方向における上流側と下流側に第１及び第２の位置を備えた汚れ検知用パターンを用いたが、例えばベルトの移動方向と垂直方向（ベルトの幅方向）で印刷濃度に偏りのあるパターンを印刷し続けるような場合は、ベルトの移動方向と垂直方向で印刷濃度差が発生してしまう場合がある。この場合、ベルトの移動方向と垂直方向の両端部近傍に汚れ検知用パターンの第１及び第２の位置を配置し、第１及び第２の位置に対向した位置に複数配置する濃度センサ１９で濃度差を測定し、実施例１と同様に現像剤の帯電量の判定を行うことができる。

（ｅ） トナー廃棄パターンの形や廃棄トナー量に関しては実施例１〜３の例に限定されず、種々の変形が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 画像形成装置
１１ 用紙
１５ 露光ヘッド
１６ 転写ベルト
１９ 濃度センサ
２０ 画像形成カートリッジ
２１ 感光ドラム
２３ 現像ローラ
２４ 供給ローラ
２５ トナー規制部材
２６ クリーニング装置
４０，４０Ａ，４０Ｂ 制御部
４１ 濃度検知部
４２ 濃度差算出部
４３ 汚れ判定部
４４ 閾値メモリ
４５ トナー像形成部
４６ パターンメモリ
５１，５２ 濃度測定部分
５３ 高濃度パターン部分
６１ 環境センサ
６２ 環境検知部
６３ 汚れ検出動作頻度判定部
６４ 印刷枚数カウンタ
７１ ドット数カウンタ
７２ ドラムカウンタ
７３ 印字率計算部
７４ 印刷枚数カウンタ
７５ 汚れ検出動作頻度判定部

Claims (20)

1. 移動可能に配設された像担持体と、
   前記像担持体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、
   前記担持体に対向して設けられ、前記像担持体に形成された前記現像剤像の濃度を検知する検知手段と、
   前記現像剤形成手段に対する前記現像剤像の形成を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記現像剤像形成手段に、所定間隔以上離れた第１及び第２の位置に、少なくとも２つ以上の複数の同じ前記現像剤像が含まれる濃度検知現像剤像を形成させる画像形成部と、
   前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度を前記検知手段で検知する濃度検知部と、
   前記濃度検知部により検知された前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度から濃度差を算出する算出部とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体は、転写ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、感光体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１及び第２の位置は、
   前記像担持体の移動方向において、前記第１の位置より下流側に前記第２の位置があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤像形成手段は、
   現像剤層を形成する現像部を有し、
   前記所定間隔は、前記現像部の周長分以上の長さであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知手段は、反射型光学センサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、
   前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度差が所定量以上であったときに現像剤の帯電量の状態が正常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至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、
   前記現像剤の前記帯電量の状態が正常でないと判定すると、他の前記現像剤像を前記像担持体上に形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記他の現像剤像は、
   前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像よりも高濃度であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記他の現像剤像は、
    前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度差から決定されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、
    前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度差が所定量未満であると判定するまで、
    前記現像剤像形成手段による前記濃度検知現像剤像の形成と、
    前記検知手段による前記濃度検知現像剤像の濃度検知と、
    前記算出部による前記複数の現像剤像の濃度差算出と、
    前記画像形成部による前記他の現像剤像を前記像担持体上に形成することを繰り返すことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記反射型光学センサは、
    前記現像剤像を対象とした光の照射量と反射量から光学的に検知する手段であることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記濃度検知現像剤像の形成は、
    前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度差から決定されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成装置は、更に、
    温湿度を検出する環境検出手段を備え、
    前記環境検出手段の検出結果により前記帯電量を判定する時期を変更することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記画像形成装置は、更に、
    印刷媒体に前記現像剤像を転写して定着させる画像形成手段と、
    前記印刷媒体の単位時間当たりの印刷枚数と、前記単位時間当たりの平均印刷濃度を表す印字率との大きさにより、前記現像剤の帯電量を判定する時期を決定する汚れ検出動作頻度決定手段と、
    を有することを特徴とする請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記汚れ検出動作頻度決定手段は、
    前記現像剤像形成手段により前記現像剤像を形成するドット数をカウントするドット数カウント手段と、
    印刷動作における前記像担持体の移動量をカウントする像担持体カウント手段と、
    単位印刷枚数における平均静電潜像ドット数に基づき印字率を算出する印字率計算部と、
    印刷枚数をカウントする印刷枚数カウント部とを有することを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
17. 前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像は、ハーフトーンパターンであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記濃度検知現像剤像の前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の形成は、途切れることなく連続的に行うことを特徴とする調求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記現像剤像は、トナーによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記画像形成装置は、更に、
    前記算出部の算出した前記濃度差に基づいて、前記現像剤像形成手段における前記現像剤像の汚れの有無を判定する汚れ判定部を有し、
    前記汚れ判定部は、前記第１及び第２の位置の前記現像剤像の濃度差が所定量以上あったときに汚れありと判定し、前記濃度差が所定量に満たないときは汚れなしと判定することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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