JP2021028678A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定し、推定結果に応じた適切な画像形成条件を設定可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像形成部と、高圧発生回路と、電流検出部と、制御部と、を備える。画像形成部は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、を含む。制御部は、現像装置内のトナー帯電量を測定する工程と、トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ2］のときの現像電流の直流成分をキャリア電流として測定する工程と、トナー帯電量とキャリア電流とに基づいて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する工程と、現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因に応じて画像形成条件を変更する工程と、を含む現像ゴースト予測モードを実行可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体を備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、現像剤担持体が１回転した後に直前の画像が画像上に発生する現像ゴーストを抑制する方法に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム（像担持体）表面の感光層を帯電装置によって所定の表面電位（トナーの帯電極性と同極性）に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムと感光体ドラムに接触する転写部材とのニップ部（転写ニップ部）を通過する記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の画像形成装置においては、感光体ドラム上の静電潜像を現像する際、現像ローラーが１回転した後に直前の画像パターンが出力画像上に発生するという問題がある。これを現像ゴースト（現像履歴）という。

この現像ゴーストは、以下のような理由で発生する。現像ローラーと感光体ドラムとが対峙する現像領域において、画像パターンの画像（ソリッド）部ではトナーは現像ローラーから感光体ドラムへ移動する。逆に、白地部ではトナーは感光体ドラムから現像ローラーへ移動する。このため、現像ローラー上において画像パターンの白地部に対応した場所のトナー層が画像部に比べて厚くなる。通常、二成分現像式では、現像ローラー上に担持された現像剤は現像終了後に現像ローラーから剥離されるが、完全に剥離することは困難である。

現像ローラーの回転によって前回の画像パターンを現像した箇所が再び現像領域に進入すると、トナー層の厚い部分（前回の白地部）では、トナー層が抵抗層となって現像電圧がシフトするなどの変化が生じ、トナー層の薄い部分（前回の画像部）に比べて次回の現像時に画像濃度が高くなるという現象が発生する。この画像濃度の違いが現像ゴーストである。現像ゴーストは、トナー帯電量が低くなると発生しやすくなること、現像電圧の交流成分のＶｐｐが高くなると悪化することから、高温高湿環境等のトナー帯電量が低くなると予測されるとき、現像電圧のＶｐｐを低下させることで現像ゴーストを抑制することが可能である。

例えば特許文献１には、二成分現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、現像剤担持体の表面の二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体の表面に移送させてトナー担持体の表面にトナー層を形成させ、トナー層から静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面にトナーを飛翔させて静電潜像を現像する現像方式において、トナー担持体の第１周目で形成された画像（第１パッチ）の濃度と第２周目で形成された画像（第２パッチ）の濃度との差を小さくする制御機構を有する画像形成装置が開示されている。

特開２００７−３２２７１６号公報

上述したような現像ゴーストは、トナーの帯電量が低下した場合の他、キャリアの抵抗が上昇した場合、白地部が対向した領域の電界（かぶり取り電界）が上昇した場合にも発生することが判明した。かぶり取り電界が上昇する場合とは、トナー電流やキャリア電流が大きくなったときである。具体的には、トナーの現像量が増加したときや、キャリア表面のコート層が削れたとき、または高湿環境のときである。

特許文献１の方法は、現像ゴーストを直流電圧だけで修正するものであり、現像ゴーストの発生原因が不明な状態での応急処置にしか過ぎない。従って、トナー帯電量、キャリア抵抗、現像スリーブ表面の汚染の状況等を確認した上で現像ゴーストの適切な解消方法を選定しないと新たな不具合が発生する可能性があった。また、トナー帯電量の変化の度合いは画像形成装置毎に異なるため、全ての画像形成装置で常に適正な画像が確保できるわけではなかった。そこで、現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を予測する技術が必要であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定し、推定結果に応じた適切な画像形成条件を設定可能な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ために本発明の第１の構成は、画像形成部と、高圧発生回路と、電流検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、像担持体に対向配置され、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、を含む。高圧発生回路は、現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する。電流検出部は、現像剤担持体に現像電圧を印加したときに流れる現像電流の直流成分を検出する。制御部は、画像形成部および高圧発生回路を制御する。制御部は、非画像形成時に現像装置内のトナー帯電量を測定する工程と、トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ²］のときの現像電流の直流成分をキャリア電流として測定する工程と、測定されたトナー帯電量とキャリア電流とに基づいて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する工程と、推定された現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因に応じて画像形成条件を変更する工程と、を含む現像ゴースト予測モードを実行可能である。

本発明の第１の構成によれば、トナー帯電量とキャリア電流とを用いて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する現像ゴースト予測モードを実行することにより、現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を精度よく推定して現像ゴーストの発生しない適切な画像形成条件を設定することができる。従って、現像ゴーストによる画像不具合を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す側面断面図 画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図 現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図 本実施形態の画像形成装置１００における現像ゴースト予測モードの制御例を示すフローチャート 現像電位差の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電流との関係を示すグラフ キャリア電流およびトナー帯電量と現像ゴーストの発生との関係を示すグラフ 実施例において現像ゴーストの発生レベルを評価する際に用いるテスト画像を示す図 実施例において、現像ゴースト予測モードを実行し、第１画像形成条件または第２画像形成条件を変更した場合（本発明１、２）と変更しなかった場合（比較例１）とで耐久印字を行ったとき現像ゴーストレベルの推移を示すグラフ

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト（中間転写体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

さらに、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向する位置には画像濃度センサー４０が配置されている。画像濃度センサー４０としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して主制御部８０（図３参照）に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正（キャリブレーション）が行われる。

図２は、画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図である。なお、図２は図１の紙面奥側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤もという）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１および供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの右斜め上方には現像ローラー３１が配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する。

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット（図示せず）とで構成されている。なお、ここでは表面がローレット加工された現像スリーブを用いているが、表面に多数の凹形状（ディンプル）を形成したものや、表面がブラスト加工された現像スリーブ、更には、ローレット加工や凹形状の形成に加えてブラスト加工を施したものや、メッキ処理を施したものを用いることもできる。

また、現像容器２０には規制ブレード２７が現像ローラー３１の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード２７の先端部と現像ローラー３１表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラー３１には、高圧発生回路４３（図３参照）により直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）（以下、Ｖｄｃともいう）および交流電圧Ｖｓｌｖ（ＡＣ）からなる現像電圧が印加される。

図３は、現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図である。以下の説明では画像形成部Ｐａの構成および現像装置３ａの制御経路について説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄの構成および現像装置３ｂ〜３ｄの制御経路についても同様であるため説明を省略する。

現像ローラー３１は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路４３に接続されている。高圧発生回路４３は、交流定電圧電源４３ａと、直流定電圧電源４３ｂとを備える。交流定電圧電源４３ａは、昇圧トランス（図示せず）を用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を出力する。直流定電圧電源４３ｂは、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を整流した直流電圧を出力する。

高圧発生回路４３は、画像形成時には交流定電圧電源４３ａおよび直流定電圧電源４３ｂから直流電圧に交流電圧を重畳させた現像電圧を出力する。電流検出部４４は、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａの間に流れる直流電流値を検出する。

次に、画像形成装置１００の制御システムについて図３を参照して説明する。画像形成装置１００には、ＣＰＵ等で構成される主制御部８０が設けられている。主制御部８０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部７０に接続される。主制御部８０は、記憶部７０に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置１００の各部（帯電装置２ａ〜２ｄ、露光装置５、現像装置３ａ〜３ｄ、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、クリーニング装置７ａ〜７ｄ、定着部１３、高圧発生回路４３、電流検出部４４、電圧制御部４５等）を制御する。

電圧制御部４５は、高圧発生回路４３を制御する。なお、電圧制御部４５は、記憶部７０に記憶される制御プログラムで構成されていてもよい。

主制御部８０には液晶表示部９０、送受信部９１が接続されている。液晶表示部９０は、ユーザーが画像形成装置１００の各種設定を行うためのタッチパネルとして機能するとともに、画像形成装置１００の状態、画像形成状況や印字枚数等を表示する。送受信部９１は、電話回線やインターネット回線を用いて外部との通信を行う。

本発明の画像形成装置１００は、現像電流とトナー現像量に基づいてトナー帯電量を測定するとともに、トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ²］のときの現像電流の直流成分であるキャリア電流量からキャリア抵抗を算出し、トナー帯電量とキャリア抵抗に基づいて現像ゴーストの発生レベルを予測する現像ゴースト予測モードを実行可能である。

（現像ゴースト予測モード）
現像ゴースト予測モードは、トナー帯電量およびキャリア抵抗の実測値に基づいて現像ゴーストの発生を予測するため精度は高いが、頻繁に実行すると画像形成装置１００の画像形成効率を低下させてしまう。一方、実行間隔が開き過ぎると、その間にトナー帯電量やキャリア抵抗の変化が発生して画像品質を損なう可能性がある。そのため、適切なインターバルで現像ゴースト予測モードを実行する必要がある。

そこで、本発明では現像ゴーストの発生レベルを予測する方法として非画像部の現像電流に着目した。具体的には、通常印字時における非画像部（紙間）の現像電流をキャリア電流として取得し、キャリア電流から現像ゴーストの発生レベルを予測する。なお、本明細書中における非画像部の現像電流とは、画像形成時において現像ローラー３１に感光体ドラム１ａ〜１ｄの非画像部（余白部）が対向したときに現像ローラー３１に流れる電流をいう。

印字中の非画像部では、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１側にトナーを引き寄せる方向（Ｖ０＞Ｖｄｃ）の電圧（現像逆電圧）Ｖｄｃが現像ローラー３１に印加されている。この電圧は感光体ドラム１ａ〜１ｄの非露光部（白地部）へのトナーの付着を抑えるためのもので、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１にトナーが積極的に移動することはない。そのため、トナーの移動によって流れる電流は少なく、流れる電流のほとんどはキャリア電流となる。

ただし、トナー帯電量が低くなると、現像ローラー３１側にトナーが多く移動するようになる。このとき、現像ローラー上に形成されるトナー層が抵抗層となって現像電流が低下する。従って、非画像部の現像電流の変化をモニターすることにより、現像ゴーストが発生するかどうかを予測することができる。そして、現像電流の直流成分の変化量が所定値を超えるときに現像ゴースト予測モードを実行して現像ゴーストの発生レベルを確認する。

（現像ゴースト測定モード）
現像ゴーストは実測可能であるため、現像ゴースト測定モードを実行することにより、実際に現像ゴーストの発生レベルを測定し、測定値と予測値との比較を行う。そして、比較結果に基づいて現像ゴースト予測モードにおける予測方法（予測式）を修正することで、より精度の高い予測が可能になる。

現像ゴーストの測定方法は、現像ローラー３１の１周分以上に亘って高濃度画像（ソリッド画像）を現像した後、ハーフトーン画像を印字し、ハーフトーン画像の画像濃度、および現像電流の少なくとも一方を取得する。次に、低濃度画像を現像ローラーの１周分以上に亘って現像した後、ハーフトーン画像を印字し、ハーフトーン画像の画像濃度、および現像電流の少なくとも一方を取得する。この２つのハーフトーン画像（同一潜像条件）の画像濃度の違いが現像ゴーストでの画像濃度の違いになるため、取得された画像濃度差（もしくは現像電流差）と現像ゴースト予測モードでの予測値とを比較し、予測式を修正する。予測精度を高めるためには、画像濃度差と現像電流差の両方から差異を求めるとよい。

現像ゴーストは、耐久によるキャリア抵抗の低下とトナー帯電量低下の影響を受ける。キャリア抵抗の低下は、現像ゴーストを改善する方向に作用するが、トナー帯電量の低下は現像ゴーストが悪化する方向に作用する。そのため、画像形成装置１００の仕様やユーザーの使用状況等によって、現像ゴーストの発生レベルが変化する方向がまちまちになる。また、現像ゴーストの測定にはトナー消費と測定時間が必要となるため頻繁に行うことはできない。そこで、キャリア抵抗の低下とトナー帯電量の低下を経時変化から捉えて、キャリア抵抗とトナー帯電量が大きく変化しない範囲で、現像ゴースト測定モードの最適な実行タイミングを決定する。

具体的には、累積印字枚数が所定枚数（例えば１００ｋ枚）に到達したとき、或いは、後述する図４に示す第１画像形成条件の変更が所定回数（例えば２０回）行われたとき等のタイミングで現像ゴースト測定モードを実行する。

（画像形成条件の変更）
上述した現像ゴースト予測モードにより推定される現像ゴーストの発生レベル、および発生原因に応じて画像形成条件を変更する。具体的には、トナー帯電量が低い場合は、例えば現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度を低く設定することで、トナー帯電量を回復させる。キャリア電流が低い（キャリア抵抗が高い）場合は、現像電圧の交流成分のＶｐｐを高くする。現像ローラー３１のスリーブ汚染が進んでいる場合は感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位Ｖ０と現像電圧の直流成分Ｖｄｃの電位差（以下、かぶり取り電位差という）Ｖ０−Ｖｄｃを小さくする。このようにすることで、画像不具合の少ない現像ゴースト対策が可能となる。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００における現像ゴースト予測モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図３および後述する図５を参照しながら、図４のステップに沿って現像ゴースト予測モードの実行手順について詳細に説明する。

図４において、画像形成装置１００は通常印字モードに設定されており、主制御部８０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ２）。そして、印字時における非画像部の現像電流の直流成分Ｉｄｃを測定する（ステップＳ３）。測定された現像電流の直流成分Ｉｄｃは主制御部８０に送信される。

次に、主制御部８０は送信された現像電流の直流成分Ｉｄｃの前回測定時からの変化量ΔＩｄｃが所定値Ａ（ここでは０．０５μＡ）を超えるか否かを判定する（ステップＳ４）。ΔＩｄｃ≦Ａである場合は（ステップＳ４でＮｏ）、現像電流の直流成分Ｉｄｃに基づいて第１画像形成条件の変更を行う（ステップＳ５）。変更される第１画像形成条件としては、かぶり取り電位差Ｖ０−Ｖｄｃが挙げられる。その後、ステップＳ１に戻り印字命令の待機状態を継続する。なお、ステップＳ１〜Ｓ５を通常印字モードにおける現像ゴーストの発生レベルの予測制御と捉えることもできる。

ΔＩｄｃ＞Ａである場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）現像ゴースト予測モードを開始する（ステップＳ６）。具体的には、帯電装置２ａ〜２ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させた後、露光装置５によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に基準画像の静電潜像を形成する。そして、高圧発生回路４３によって現像ローラー３１に印加する現像電圧の直流成分Ｖｄｃを変化させて静電潜像をトナー像に現像することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像電位差（Ｖｄｃ−ＶＬ）を変更した複数の基準画像を形成する（ステップＳ７）。なお、ＶＬは感光体ドラム１ａ〜１ｄの露光部電位である。同時に、電流検出部４４によって現像ローラー３１に流れる現像電流の直流成分を検出する。

次に、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに所定の一次転写電圧を印加して基準画像を中間転写ベルト８上に転写する。そして、画像濃度センサー４０により各基準画像の濃度を検知する。主制御部８０は、検出された現像電流と基準画像の濃度（トナー現像量）に基づいてトナー帯電量、キャリア電流を算出する（ステップＳ８）。

図５は、現像電位差（Ｖｄｃ−ＶＬ）の異なる基準画像を形成したときのトナー現像量と現像電流との関係を示すグラフである。図５に点線で示す近似直線（ｙ＝９．１１９６ｘ＋０．２０９３）のｙ切片の値は０．２１［μＡ］である。この電流値が、トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ²］のときのキャリア電流である。また、近似直線の傾きからトナー帯電量を求めることができる。なお、実際の計算では現像電流を測定面積で除算することで単位面積当たりの電流量［μＡ／ｃｍ²］を算出する必要がある。また、画像濃度は１つの基準画像の複数箇所で測定し、各測定値の平均値を用いると誤差が小さくなる。

図４に戻って、次に主制御部８０は、トナー帯電量とキャリア電流とに基づいて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する（ステップＳ９）。図６は、キャリア電流およびトナー帯電量と現像ゴーストの発生との関係を示すグラフである。現像ゴーストは現像電流およびトナー帯電量が一定値以下のときに発生するため、図６の点線で示す曲線の下側が現像ゴーストの発生領域である。図６の曲線から下側に離れるにつれて現像ゴーストの発生が顕著になるため、トナー帯電量とキャリア電流がわかれば現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定することができる。

次に、主制御部８０は現像ゴースト測定モードの実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。現像ゴースト測定モードの実行タイミングでない場合は（ステップＳ１０でＮｏ）、主制御部８０は現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因の推定結果に基づいて第２画像形成条件を変更し（ステップＳ１１）、現像ゴースト予測モードを終了する。変更される第２画像形成条件としては、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、現像電圧の交流成分のピーク間電圧値Ｖｐｐ、かぶり取り電位差Ｖ０−Ｖｄｃが挙げられる。

具体的には、トナー帯電量が低い場合は現像ゴーストの発生レベルが高くなるにつれてトナー濃度を低くしてトナー帯電量を上昇させる。また、キャリア抵抗が高い（キャリア電流が小さい）場合は、現像電圧の交流成分のＶｐｐを低くする。

或いは、図６に示したように、現像ゴーストの発生領域を示す曲線はＶ０−Ｖｄｃの値によって変化し、Ｖ０−Ｖｄｃ＝７０［Ｖ］のときの曲線はＶ０−Ｖｄｃ＝１００［Ｖ］のときの曲線よりも左下に移動する。従って、現像ゴーストの発生レベルが高くなるにつれてＶ０−Ｖｄｃを小さくすることで現像ゴーストの発生を抑制することができる。

現像ゴースト測定モードの実行タイミングである場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）、主制御部８０は現像ゴースト測定モードを開始する（ステップＳ１２）。そして、現像ゴースト測定モードで取得された測定値と現像ゴースト予測モードで取得された予測値とを比較し、現像ゴーストの予測式（図６の曲線）を修正する（ステップＳ１３）。その後、測定値に基づいて第２画像形成条件を変更し（ステップＳ１１）、現像ゴースト予測モードを終了する。

以上説明したように、トナー帯電量とキャリア電流とを用いて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する現像ゴースト予測モードを実行することにより、現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を精度よく推定して現像ゴーストの発生しない適切な画像形成条件を設定することができる。従って、現像ゴーストによる画像不具合を効果的に抑制することができる。

また、画像形成時における非画像部の現像電流の直流成分の電流値を用いて現像ゴーストの発生レベルを予測し、現像ゴーストの発生レベルが高いと予測されるときのみ現像ゴースト予測モードを実行することにより、現像ゴースト予測モードを適切なタイミングで実行することができる。従って、不必要な現像ゴースト予測モードの実行による消費トナーおよび消費電力の増加、画像形成効率の低下を極力抑制しつつ、現像ゴーストの発生による画像不具合を効果的に抑制することができる。

また、現像ゴースト予測モードを実行しなかったときは、通常印字モードを継続しつつ、現像電圧の直流成分Ｖｄｃの変更を行うことで、現像ゴーストの発生レベルの短期的な変化に対して即効性のある対処が可能となる。一方、現像ゴースト予測モードを実行したときは、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、現像電圧の交流成分のＶｐｐ、現像電位差Ｖ０−Ｖｄｃの変更を行うことにより、現像ゴーストの発生レベルの長期的な変化に対して有効な対処が可能となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では画像濃度（印字率）の異なる複数の測定パターンを形成し、各測定パターンの現像量差（濃度差）と測定パターンの形成時に流れる現像電流の差との関係に基づいてトナー帯電量を測定したが、トナー帯電量の測定方法は上述した方法に限らず、例えば同一の測定パターンの静電潜像を現像電圧の交流成分の周波数を切り替えてトナー像に現像して２種類の測定パターンを形成し、各測定パターンの形成時に流れる現像電流の差と現像量差（濃度差）と測定パターンの関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法や、周波数と現像量差（濃度差）との関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法を用いることもできる。

また、上記実施形態では画像形成装置１００として図１に示したようなカラープリンターを例に挙げて説明したが、カラープリンターに限らず、モノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。

図４に示した現像ゴースト予測モードを実行し、予測された現像ゴーストに基づいて画像形成条件を変更した場合の現像ゴーストの抑制効果についての検証試験を行った。試験機の条件としては、図１に示したような画像形成装置１００において、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光層を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄを用い、非露光部電位Ｖ０＝２７０Ｖ、露光部電位ＶＬ＝２０Ｖとした。また、ドラム線速（プロセス速度）を５５枚／ｍｉｎとした。

現像装置３ａ〜３ｄは、ローレット加工により周方向に８０列の凹部が形成された直径２０ｍｍの現像ローラー３１を用い、規制ブレード３５としてステンレス（ＳＵＳ４３０）製の磁性ブレードを用いた。現像ローラー３１による現像剤搬送量を２５０ｇ／ｍ²とした。現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速比を１．８（対向位置でトレール回転）、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄ間の距離を０．３０ｍｍとした。現像ローラー３１には、現像電圧として１７０Ｖの直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）に、周波数４．２ｋＨｚ、ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波の交流電圧を重畳した電圧を印加した。

また、平均粒子径６．８μｍの正帯電性トナーと、平均粒子径３５μｍのフェライト・樹脂コートキャリアとからなる二成分現像剤を用い、トナー濃度を８％とした。

試験方法としては、現像ゴーストの発生レベルに応じて現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、現像電圧の交流成分のＶｐｐ、現像電位差Ｖ０−Ｖｄｃを変化させる第２画像条件の変更を行った場合（本発明１）、第２画像形成条件に加えて、現像ゴーストの発生レベルに応じて現像電圧の直流成分Ｖｄｃを変化させる第１画像条件の変更を行った場合（本発明２）、および画像条件の変更を行わなかった場合（比較例１）で２００ｋ枚の耐久印字を行い、現像ゴーストの発生レベルを評価した。

現像ゴーストの評価は官能評価（目視）であり、図７に示すようなリング状のベタ画像の印字後に５％、１０％、１５％、２０％、２５％ハーフ画像を印字したテスト画像に発生するゴーストの個数で評価した。現像ゴーストの発生個数は各濃度で最大４個、トータルで４×５＝２０個であり、評価基準は、現像ゴーストの発生がない場合をレベル５、発生はあるが目立たない場合（発生個数が１〜５個）をレベル４、発生はあるが許容レベルである場合（発生個数が６〜１０個）をレベル３、発生が目立つ（発生個数が１１〜１５個）場合をレベル２、発生がかなり目立つ場合（発生個数が１６〜２０個）をレベル１とした。結果を図８に示す。

図８から明らかなように、現像ゴーストの発生レベルに応じて第２画像形成条件の変更を行った本発明１（図８の×のデータ系列）では、２００ｋ枚の耐久印字後における現像ゴーストの発生レベルは最大でレベル４．５であり、現像ゴーストの発生がない〜発生はあるが目立たないレベルであった。また、第２画像形成条件に加えて第１画像条件の変更を行った本発明２（図８の◇のデータ系列）では、２００ｋ枚の耐久印字後における現像ゴーストの発生レベルは最大でレベル５であり、現像ゴーストの発生がないレベルであった。

これに対し、画像形成条件の変更を行わなかった比較例１（図８の●のデータ系列）では、２００ｋ枚の耐久印字後における現像ゴーストの発生レベルは最大でレベル３であり、許容レベルではあるが現像ゴーストの発生が認められた。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、現像電流を用いて現像ゴーストの発生状態を精度よく予測し、予測結果に基づいて現像ゴースト予測モードを実行することにより、現像ゴーストの発生レベルに応じた必要十分な現像ゴースト予測モードを実行可能な画像形成装置を提供することができる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
５ 露光装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー
３１ 現像ローラー（現像剤担持体）
４０ 画像濃度センサー（濃度検知装置）
４３ 高圧発生回路
４３ａ 交流定電圧電源
４３ｂ 直流定電圧電源
４４ 電流検出部
４５ 電圧制御部
７０ 記憶部
８０ 主制御部（制御部）
９０ 液晶表示部
９１ 送受信部
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像担持体に対向配置され、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   を含む画像形成部と、
   前記現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する高圧発生回路と、
   前記現像剤担持体に前記現像電圧を印加したときに流れる現像電流の直流成分を検出する電流検出部と、
   前記画像形成部および前記高圧発生回路を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、
   非画像形成時に前記現像装置内のトナー帯電量を測定する工程と、
   トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ²］のときの前記現像電流の直流成分をキャリア電流として測定する工程と、
   測定された前記トナー帯電量と前記キャリア電流とに基づいて現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定する工程と、
   推測された前記現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因に応じて画像形成条件を変更する工程と、
   を含む現像ゴースト予測モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記トナー帯電量が所定値よりも低いとき前記現像装置内のトナー濃度を低くするか、若しくは前記像担持体の非露光部電位Ｖ０と前記現像電圧の直流成分Ｖｄｃとの電位差Ｖ０−Ｖｄｃを小さくし、前記キャリア電流が所定値よりも低いとき前記現像電圧の交流成分のピーク間電圧値を低下させるか、若しくは前記Ｖ０−Ｖｄｃを小さく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、画像形成時に前記像担持体の非画像部が対向しているときに前記現像剤担持体に流れる前記現像電流の直流成分を検出し、検出された前記現像電流の直流成分の前回測定時からの変化量が所定値よりも大きいとき前記現像ゴースト予測モードを実行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、前記現像電流の直流成分の前回測定時からの変化量が所定値以下であるとき、前記現像ゴースト予測モードを実行せずに画像形成条件を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記現像電流の直流成分の前回測定時からの変化量が所定値以下であるとき、前記像担持体の非露光部電位Ｖ０と前記現像電圧の直流成分Ｖｄｃとの電位差Ｖ０−Ｖｄｃを小さくすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記現像ゴーストの発生状況を測定する現像ゴースト測定モードを実行可能であり、
   前記現像ゴースト測定モードにおける前記現像ゴーストの測定結果に基づいて前記現像ゴースト予測モードにおける前記現像ゴーストの予測式を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置により形成された前記トナー像の濃度を検知する濃度検知装置を備え、
   前記制御部は、前記現像装置によって前記像担持体上に前記像担持体の露光部電位ＶＬと前記現像電圧の直流成分Ｖｄｃとの電位差Ｖｄｃ−ＶＬの異なる複数の基準画像を形成し、前記濃度検知装置により検知された前記基準画像の濃度から算出されるトナー現像量と、前記基準画像の形成時に前記電流検出部により検出された現像電流の直流成分と、の相関関係を取得し、
   前記トナー現像量に対する前記現像電流の直流成分の変化量から前記トナー帯電量と、前記トナー現像量が０［ｍｇ／ｃｍ²］のときの前記現像電流の直流成分である前記キャリア電流とを算出し、算出された前記トナー帯電量および前記キャリア電流に基づいて前記現像ゴーストの発生レベルおよび発生原因を推定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。