JP5729955B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する静電記録方式や電子写真方式を利用した複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニングの各画像形成プロセスによって画像形成を行う。即ち、電子写真感光体（以下「感光体」という）の表面を均一に帯電した後、画像情報に応じた露光を行って静電像（潜像）を形成する。この静電像をトナーによってトナー像として現像し、このトナー像を感光体上から紙等の記録材上に転写する。トナー像を転写した後の感光体は、表面に残った転写残トナーが除去されてクリーニングされる。一方、トナー像が転写された記録材は加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これによって画像形成が終了する。

上述のような画像形成装置に用いられる現像剤として、近年のフルカラー画像形成装置の高画質化、高速化に伴い、主に非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤が広く用いられている（以下「２成分現像方式」という）。２成分現像剤を用いた現像方法としては、トナーとキャリアを含む現像剤を撹拌・混合部材によって混合し、現像剤担持体表面に供給する。現像剤担持体内にはＳ極・Ｎ極が交互に複数配置された磁気ロールが位置を固定して内蔵され、その磁力によって、現像剤担持体表面に現像剤が穂立ちした状態（以下「磁気ブラシ」という）となる。そして感光体表面に現像剤担持体表面上に担持している現像剤磁気ブラシを接触または近接させ、そして、現像剤担持体と感光体との間に現像バイアス電圧を印加させることにより、トナーを静電像に付着させて現像が行われる。

反転現像方式において２成分現像剤を用いる場合、感光体上の画像部電位（Ｖｌ電位）と現像剤担持体上に印加される現像バイアス電圧（Ｖｄｃ電位）との電位差による静電力がキャリアとトナーが付着している静電力よりも大きくなったときにトナーがキャリアから離れ感光体上に付着して現像が行われる。このとき、現像剤担持体上のキャリアに対しても感光体上の電位と現像バイアス電圧の電位差による静電力により感光体上に付着しようとする静電力が働くが、現像剤担持体の磁気力により現像ローラ上に留まるように感光体上の電位と現像バイアス電圧を制御する。すなわち、正常な状態ではキャリアが感光体上に付着しようとする静電力は非画像部表面電位（Ｖｄ電位）部で最大となるが、この力よりも大きな磁力を現像ローラに付加することによりキャリアが感光体に付着しないようにしている。以下、非画像部表面電位（Ｖｄ電位）と現像バイアス電圧（Ｖｄｃ電位）との電位差を、かぶり取り電位と称する。

一方、２成分現像剤を用いた現像器では、トナーの消費によって現像器内のトナーとキャリアの混合比（以下「トナー濃度」という）が変化するため、このトナー濃度を常に適正に保つ必要がある。トナー濃度が不適正な場合、画像濃度変動、かぶり、キャリア付着などの画像不良が発生することがある。このため、高画質、高安定化画像を形成する上で、トナー濃度を適正に制御することが重要となる。トナー補給制御方法として、例えば光検知方式、またはインダクタンス検知方式などのトナー濃度検知手段を用いる方法（トナー濃度検知方式）や、パッチ検知方式（画像濃度検知方式）のトナー補給制御方法がある。

特開平１８−１１９３８０号公報 特開平５−６６６７８号公報

ここで、前述した２成分現像方式を用いた場合において発生した問題を以下に説明する。

前述の２成分現像器では、非画像部にトナー、キャリアが現像されにくいようにかぶり取り電位を設定している（非画像部にトナーが現像される現象をトナーかぶり、非画像部にキャリアが現像される現象をキャリア付着という）。これは、現像器内のトナー、キャリアが決まった極性を持っているため、かぶり取り電位によりトナー、キャリアが非画像部に付着しにくくすることを目的としている。

しかしながら、上述のトナーかぶり、キャリア付着を完全に無くすことは困難であり、特にキャリア付着が微量でも発生した場合、以下のような問題が発生することがあった。

例えばイエロー（第１ステーション）、マゼンタ（第２ステーション）、シアン（第３ステーション）、ブラック（第４ステーション）の順にトナー像を形成するタンデム方式の画像形成装置において、イエローとシアンを重ね合わせてグリーン画像形成を行う場合を想定する。

まず、イエローステーションでイエロー画像が形成され、被転写体に転写される。次に被転写体上に形成されたイエロートナー像がマゼンタステーションを通過する。このときマゼンタステーションで像担持体上にキャリア付着が発生した場合、発生したキャリアがイエロートナー像上に付着してしまう。そして、被転写体上のイエロートナー像が、シアンステーションに到達した際、シアントナー像が被転写体上のイエロートナー像上に転写される。しかしながら、この時、イエロートナー像上にキャリアが付着してしまっているために、キャリアが存在している箇所に相当するシアントナーが転写不良を起こしてしまう。このため、出力されたグリーン画像のシアントナーが転写されていない箇所が白く斑点状に抜けてしまうことがあった（以下、これを白斑点という）。

通常、被転写体上にトナー像を転写する際は、トナーが被転写体に転移する方向に転写電界を発生させ、像担持体上のトナーを被転写体に転写させる。ここでトナーが転移する方向は、トナーの極性と転写電界の方向に依存する。従って、前述のキャリア付着が発生した場合でも、キャリアはトナーと逆極性であるため、転写電界により被転写体より遠ざけられる方向に力を受ける。すなわち、キャリアは被転写体上に転写されにくい。

しかしながら、前述したようにイエロートナー像とマゼンタのキャリア付着箇所とが重なった場合、マゼンタステーションで発生したキャリアとイエロートナー像とは極性が互いに逆である。そのため、クーロン力によりイエロートナーとキャリアが引き付け合う。この力によりイエロートナー像上にマゼンタステーションで発生したキャリアが転写されてしまう。

前述の現象は、イエローステーションとシアンステーションのトナー像を被転写体上で重ね合わせて画像形成を行う際、マゼンタステーションで発生したキャリア付着の影響によって発生することが多い。しかし、以下に示した状況においても、白斑点が発生する場合がある。

例えば、画像形成装置の使用に伴い現像器内のトナー濃度が変化し、トナーの帯電量が大きくなってしまうと、キャリア付着量が悪化してしまう。この場合、例えばシアンの単色画像形成を行うと、イエロー、マゼンタステーションの非画像形成域で発生したキャリア付着が一部被転写体に転写される。これによって、シアントナー像部とキャリア付着発生部とが重なった箇所において同様に白斑点が発生する場合があった。

そこで上記問題を解決するために、特許文献１では、光学センサによって感光体上のキャリア付着の有無を検知し、検知結果に伴い感光体と転写装置を離間する画像形成装置が提案されている。このほかにも、光学検知手段によって感光体上のキャリア付着を検知する画像形成装置は種々提案されている。しかしながら、このような光学検知手段は、キャリア付着の検知精度が非常に乏しく、更に感光体の主走査方向全域を検知することができないため、光学センサが設置されている位置しかキャリアを検知できないなど種々の問題があり有用ではなかった。

また特許文献２では、感光体の移動方向の下流側に電磁石を設け、この電磁石がローラ状で且つ回転するようになっていて、感光体上に付着したキャリアを吸引して除去する画像形成装置が提案されている。しかしながら、これは単にキャリアを感光体から除去するための手段であり、現像条件によりさらにキャリア付着が多くなった場合、回収能力に限度があり、付着するキャリアを回収できなくなるおそれがある。また現像器からのキャリア付着を根本的に抑制するものではない。

更にこれらの提案は、光学センサや電磁石ローラを用いているため、これらを設置するスペースが必要となり、更にはコストがアップしてしまうという課題があった。

そこで本発明の目的は、像担持体上におけるキャリア付着の発生を低減することで、キャリア付着による画質低下を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体の表面に静電像を形成するための露光手段と、トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて前記像担持体の静電像を現像する現像手段と、前記像担持体に現像したトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成部を、前記被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置において、前記複数の画像形成部は、第１の画像形成部と、前記第１の画像形成部よりも被転写体の移動方向下流に設けられた第２の画像形成部を備え、前記第１の画像形成部が有する像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部において形成されるトナー像と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、第１の画像形成部における像担持体の非画像部の表面電位を、第２の画像形成部にて形成されるトナー像と対応する部分のみ他の部分より小さく設定することにより、第１の画像形成部の像担持体上におけるキャリア付着の発生を低減している。これにより、キャリア付着による画質低下を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の一例の概略構成図である。 第１実施形態に係る現像器及びトナー補給装置を示す模式断面図である。 感光体ドラムにおける電位設定を説明するための説明図である。 画像形成装置の動作工程を説明するための図である。 トナーかぶり、キャリア付着量とかぶり取り電位の関係を説明するための図である。 かぶり取り電位を説明するための図である。 第２実施形態に係る現像器及びトナー補給装置を示す模式断面図である。 透磁率センサの斜視図である。 透磁率センサを説明するための説明図である。 トナーかぶり、キャリア付着量とかぶり取り電位の関係を説明するための説明図である。 第２実施形態におけるかぶり取り電位を決定するフローチャートである。 第３実施形態におけるかぶり取り電位を決定するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
先ず、図１を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、画像形成部を被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置である。ここでは、画像形成装置として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられた、４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを有する電子写真方式のフルカラープリンタを例示している。以下の説明では、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを、被転写体の移動方向上流から順に、第１、第２、第３、第４ステーションあるいはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックステーションともいう。また、被転写体として中間転写ベルトを例示している。

画像形成装置１００は、送られてきた画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。なお、画像信号は、例えば、画像形成装置本体に接続された原稿読取装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から送られてくる。各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにて像担持体としての電子写真感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上に形成されたトナー像を、被転写体としての中間転写ベルト１６上へ転写し、続いて記録材担持体８により搬送される記録材Ｐ上に転写する構成となっている。以下、詳しく説明する。

尚、本実施形態では、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

画像形成部１には、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光体ドラム２が配設されている。感光体ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム２の周囲には帯電手段としての帯電ローラ３と、現像手段としての現像器４、転写手段としての一次転写ローラ５、二次転写ローラ１５と、二次転写対向ローラ１０と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。感光体ドラム２の図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ（露光装置）７が配置されている。又、各画像形成部１の感光体ドラム２と対向して被転写体としての中間転写ベルト１６が配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、従動ローラ１１に張架されており、駆動ローラ９の駆動により図中矢印方向に周回移動し、トナー画像を記録材Ｐとの当接部（二次転写部）へと搬送する。続いて中間転写ベルト１６から記録材Ｐへトナー像を転写した後、定着装置１３によってトナー像が記録材Ｐへ熱定着される。

例えば、４色フルカラーの画像形成時について説明すると、先ず、画像形成動作が開始すると、回転する感光体ドラム２の表面が帯電ローラ３によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３には、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。次いで、感光体ドラム２は、露光装置７から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光体ドラム２上に画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。感光体ドラム２上の静電像は、現像器４内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。本実施形態では、レーザー光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。

現像器４により、感光体ドラム２上にトナー像を形成し、中間転写ベルト１６上にトナー像を一次転写する。一次転写後に感光体ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去される。

この動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックで順次行い、中間転写ベルト１６上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが給送手段としての供給ローラ１４、搬送手段としての記録材担持体８により搬送される。そして、二次転写ローラ１５に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像を、記録材担持体８上に担持されている記録材Ｐ上に一括して二次転写する。

次いで、記録材Ｐは記録材担持体８から分離され、定着手段としての定着装置１３に搬送される。この定着装置１３によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。

又、二次転写ローラ１５と二次転写対向ローラ１０とが対向する二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルト１６を介して従動ローラ１１に当接している中間転写ベルトクリーナー１８により除去される。これにより、一連の動作が終了する。

尚、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

次に、図２を参照して現像器４及びこれにトナーを補給するトナー補給装置４９について説明する。本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器の構成は現像色が異なることを除いて同一である。図２において、現像器４は図１中上方から見た平面図として示し、トナー補給装置４９は感光体ドラム２の軸線方向（表面移動方向と直交する方向）に沿う断面図として示す。

現像器４は、非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを主成分として備える二成分現像剤が収納された現像容器（現像器本体）４４を有する。

トナーは、結着樹脂、着色剤、そして必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上８μｍ以下が好ましい。本実施形態では６．２μｍであった。

キャリアは、例えば、表面酸化あるいは未酸化の鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，クロム，希土類等の金属、及びそれらの合金、又は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上である。本実施形態では１０^８Ω・ｃｍのものを用いた。本実施形態では、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物と所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを使用した。体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７ｇ／ｃｍ^３、磁化量は５３Ａ・ｍ^２／ｋｇである。

現像容器４４内には、現像剤攪拌搬送部材として第１の攪拌搬送スクリュー４３ａと第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂとの２本のスクリューが配置されている。現像容器４４の感光体ドラム２と対向する部分は一部開口しており、この開口部にから一部露出するように現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に配置されている。現像スリーブ４１の内部には、磁界発生手段としてのマグネットロール（図示せず）が固定配置されている。マグネットロールは周方向に複数の磁極を有し、現像容器４４内の現像剤を磁気力により引きつけて現像スリーブ４１上に担持させると共に、感光体ドラム２と対向する現像部では現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）を形成する。

現像スリーブ４１、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ，４３ｂは相互に平行に配設されている。又、これら現像スリーブ４１、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ，４３ｂは、感光体ドラム２の軸線方向と平行に配設されている。現像容器４４の内部は、隔壁４４ｄによって第１室（現像室）４４ａと第２室（攪拌室）４４ｂに分割されている。現像室４４ａと攪拌室４４ｂは、現像容器４４の長手方向両端部において連通している。

第１の攪拌搬送スクリュー４３ａは現像室４４ａ内に、又第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂは攪拌室４４ｂ内に配設されている。これら第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ，４３ｂは、モータ５２の回転によってギヤ列５４を介して同じ方向に回転駆動される。この回転により、攪拌室４４ｂ内の現像剤は、第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂによって攪拌されながら図２中長手方向一方に向けて移動して、連通部を介して現像室４４ａ内へと移動する。又、現像室４４ａ内の現像剤は第１の攪拌搬送スクリュー４３ａによって攪拌されながら図２中長手方向他方に向けて移動して、連通部を介して攪拌室４４ｂ内に移動する。つまり、現像剤は、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ，４３ｂの２本のスクリューによって攪拌されながら現像容器４４内を循環して搬送される。

現像剤中のトナーは、上述のような攪拌搬送によって電荷が付与される。本実施形態では、トナーの補給は、攪拌室４４ｂ内での現像剤搬送方向上流端部側の上部に設けられたトナー補給口４４ｃから行われる。攪拌室４４ｂの図２中長手方向端部（現像剤搬送方向上流端部）には、内部の状態を外部から目視するための窓部が設けられている。

現像スリーブ４１は、モータ５１によって回転駆動される。現像スリーブ４１は、その回転により、規制ブレード（図示せず）によって表面に層状に塗布された現像剤を感光体ドラム２に対向する現像部に搬送する。現像部にて、現像スリーブ４１上の現像剤はマグネットロールの磁気力により穂立ちして、感光体ドラム２の表面に接触又は近接する磁気ブラシを形成する。こうして現像部に搬送された現像剤（二成分現像剤）から、感光体ドラム２上の静電像にトナーが供給される。これにより、静電像の画像部にトナーが選択的に付着し、静電像はトナー像として現像される。更に説明すると、感光体ドラム２上の静電像が現像部に達するときに、現像バイアス印加電源（図示せず）によりＡＣ電圧とＤＣ電圧とが重畳された現像バイアスが現像スリーブ４１に印加される。このとき、現像スリーブ４１はモータ５１により回転駆動され、上述の現像バイアスによって現像剤中のトナーが感光体ドラム２の表面の静電像に応じて感光体ドラム２上に転移する。

上述のような現像動作によって二成分現像剤中のトナーが消費される。そして、現像容器４４内の現像剤のトナー濃度が徐々に減少する。従って、トナー補給装置４９によって現像容器４４にトナーが補給される。トナー補給装置４９は、現像器４に補給すべきトナーを収納するトナー容器（トナー補給槽、トナー貯蔵部）４６を有する。トナー容器４６の図２中下部端には、トナー排出口４８が設けられている。トナー排出口４８は、現像器４のトナー補給口４４ｃに連結される。又、トナー容器４６には、トナー排出口４８に向けてトナーを搬送するトナー補給手段としてのトナー補給スクリュー４７が設けられている。トナー補給スクリュー４７はモータ５３によって回転駆動される。

モータ５３の回転は、画像形成装置本体が備えるエンジン制御部６０のＣＰＵ（制御手段）６１によって制御される。トナー容器４６内に所定量のトナーが収納されている状態でのモータ５３の回転時間と、トナー補給スクリュー４７によってトナー排出口４８（トナー補給口４４ｃ）を介して現像容器４４内に補給されるトナーの量との対応関係が予め実験等によって求められている。その結果は、例えばテーブルデータとしてＣＰＵ６１に接続されたＲＯＭ６２（或いはＣＰＵ６１内）に格納されている。つまり、ＣＰＵ６１は、モータ５３の回転時間を制御（調整）することによって、現像容器４４に対するトナーの補給量を調整するようになっている。

２３は現像器４に設置された記憶装置であって、この記憶装置２３として本実施形態では読み書き可能なＲＰ−ＲＯＭを使用した。記憶装置２３は、現像器４をプリンタにセットすることによってＣＰＵ６１と電気的に接続され、現像器４の画像形成処理情報をプリンタ側から読み書きできるものである。

ここで図３に、感光体ドラム（像担持体）の画像部／非画像部の電位と、現像スリーブ（現像剤担持体）に印加するバイアスとの関係を示す。上述の通りネガ帯電された感光体ドラム上の露光部に対し、ネガトナーを現像することで静電像を可視化（トナー像化）する。図３では、感光体ドラム上の画像部の電位（Ｖｌ）／非画像部の電位（Ｖｄ）、及び現像スリーブに印加される現像バイアスのＤＣ値の絶対値（Ｖｄｃ）をそれぞれ模式的に表している。

ここで図４に上記画像形成装置の動作工程図を示した。各動作工程を順に説明する。

前多回転工程は、画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。

スタンバイは、所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。

前回転工程は、プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。より実際的は、１．画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、２．フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、３．前回転工程開始、という順序になる。

なお、前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、スタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。

プリントジョブ実行は、所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前述の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。連続プリントジョブの場合は前述の画像形成プロセスが繰り返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。

紙間工程は、連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。

後回転工程は、１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。

スタンバイは、所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。

上記動作工程において、プリントジョブ実行時が画像形成時であり、前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時が非画像形成時である。

非画像形成時とは、上記前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。

前述の非画像形成時において、少なくとも感光体ドラム２及び現像スリーブ４１が回転している間は、帯電ローラ３及び現像スリーブ４１に所定の電圧を印加する。これにより、感光体ドラム２と現像スリーブ４１の間に所定の電位差（かぶり取り電位）を設ける。これは非画像形成時に感光体ドラム及び現像スリーブが回転することによってトナーかぶり、キャリア付着が発生することを抑制するためである。なお、非画像形成時のかぶり取り電位は、通常の画像形成時（作像時）と同様のかぶり取り電位を設定している。具体的には、感光体ドラム２の表面電位（Ｖｄ電位）を−５００Ｖ、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）を−３００Ｖとし、かぶり取り電位は２００Ｖとしている。なお、かぶり取り電位とは、感光体ドラムの非画像部の表面電位（Ｖｄ電位）と現像バイアス電圧（Ｖｄｃ電位）との電位差である。

次に、図５を用いて、感光体ドラム上で発生したトナーかぶり、キャリア付着とかぶり取り電位の関係について説明する。図５において、横軸はかぶり取り電位、縦軸はトナーかぶり／キャリア付着量を示す。図５中の実線はトナーかぶり、波線はキャリア付着量を示す。

図５に示すように、かぶり取り電位が小さくなるにつれてトナーかぶりが悪化し、逆にかぶり取り電位を大きくするにつれてキャリア付着量が多くなる。これは前述のようにトナー帯電量は負極性のため、かぶり取り電位が小さくなるにつれて感光体ドラム上に現像され易くなり、逆にキャリアは正極性のため、かぶり取り電位が大きくなるにつれて感光体ドラム上に現像され易くなるためである。そのため、かぶり取り電位を小さく設定すれば、キャリア付着による画像不良は抑制できるが、白地部のトナーかぶりが発生してしまうこととなる。ここでは、図５より、トナーかぶり及びキャリア付着を共に抑制させるために、かぶり取り電位を２００Ｖで設定している。

ここで感光体ドラムで発生したキャリア付着による白斑点について以下に説明する。

上記構成の画像形成装置で、グリーン画像形成を行った場合、シアントナー像の転写不良による白斑点が発生してしまった。これは前に述べたように、まずイエロー画像形成部（第１ステーション）で形成したイエロートナー像上に、マゼンタ画像形成部（第２ステーション）で発生したキャリアが付着してしまい、続くシアン画像形成部（第３ステーション）でシアントナー像をイエロートナー像上に転写する際、前記付着したキャリアが存在している箇所に相当するシアントナーが転写不良を起こしてしまったためである。

そこで本実施形態では、上述の白斑点の発生を抑制するために、グリーン画像を形成しないマゼンタ画像形成部（第１の画像形成部）が有する感光体ドラムの非画像部の表面電位のうち、ベルトの移動方向下流のシアン画像形成部（第２の画像形成部）にて形成されるシアントナー像と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さくする。すなわち、マゼンタ画像形成部のかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）のうち、その下流側のシアン画像形成部にて形成されるシアントナー像と重なる部分（グリーン画像に相当する部分）のかぶり取り電位（画像上Ｖｂａｃｋ）を、他の部分のかぶり取り電位（中心Ｖｂａｃｋ）より小さくする。以下に図６を用いて詳細に説明する。

図６（ａ）は、記録材上に、グリーン（イエロートナーとシアントナーを重ね合わせること）で“Ａ”を、マゼンタ（マゼンタトナー単色）で”Ｂ“を画像形成した時の様子を示している。ここでは、記録材上のＸ−Ｘ’間の画像をマゼンタトナーで現像する際、図６（ｂ）に示すような感光体ドラム電位を用いることにより、グリーン画像に相当するマゼンタ画像形成部のキャリア付着発生を抑制する。

図６（ｂ）は、図３と同様に、感光体ドラム上の画像部の電位（Ｖｌ）／非画像部の電位（Ｖｄ）、及び現像ローラに印加される現像バイアスの値（現像電位Ｖｄｃ）をそれぞれ模式的に表している。図６（ｂ）ではＸ−Ｘ’間でのマゼンタトナー現像の様子を示しているため、図６（ａ）（ｂ）の関係の通り、マゼンタトナーで現像すべき“Ｂ”の画像の露光電位（画像部の電位）がＶｌとなっている。一方、グリーンで画像形成が行われる“Ａ”の部分に対応する部分の非画像部の電位（Ｖｄ）を、他の非画像部の電位より小さくしている。図６で言えば、図６（ｂ）の“Ａ”に対応する部分のみ、他の非画像部の電位（Ｖｄ）よりも現像電位（Ｖｄｃ）に近づく方向に電位を変化させ、かぶり取り電位を小さく設定している。このかぶり取り電位を他の非画像部よりも小さく設定した部分を、画像上Ｖｂａｃｋと称する。又、前記“Ａ”に対応する部分以外の非画像部のかぶり取り電位を、中心Ｖｂａｃｋと称する。ここでは、画像上Ｖｂａｃｋ＝１８０Ｖ，中心Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖとし、画像上Ｖｂａｃｋを中心Ｖｂａｃｋより２０Ｖ小さく設定している。尚、画像上Ｖｂａｃｋの形成は、帯電ローラ３によって感光体ドラムを一様に帯電させた後、露光装置７によって露光してドラム電位を下げることで達成している。

尚、本実施形態のように、マゼンタ画像形成部の非画像部のかぶり取り電位を下げた場合、トナーかぶりが発生しやすくなり、発生したかぶりトナーがイエロートナー像上に転写されることによって、グリーン画像の色味変動が発生することが懸念される。しかしながら、もしマゼンタのトナーかぶりが発生した場合においても、その下流のシアン画像形成部でシアントナーが重ね合わされるため、トナーかぶりによる色味変動はごく軽微である。

上述したように、第１の画像形成部としてのマゼンタ画像形成部（上流ステーション）における感光体ドラムの非画像部の表面電位を、その下流の第２の画像形成部としてのシアン画像形成部（下流ステーション）にて形成されるトナー像と対応する部分のみ他の部分より小さく設定することにより、マゼンタ画像形成部の感光体ドラム上におけるキャリア付着の発生を低減している。これにより、キャリア付着による画質低下を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

尚、本実施形態では、イエローとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像形成を行う場合や、マゼンタとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合などにおいても、上流ステーションの非画像部におけるかぶり取り電位を、下流ステーションのトナー像に対応する部分のみ小さく設定することで同様の効果が得られる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述した第１実施形態のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態の特徴的な点を以下に説明する。

前述した第１実施形態では、グリーン画像に相当する箇所のマゼンタステーションのかぶり取り電位を他の箇所より小さくすることとした。しかし、例えばマゼンタのトナー濃度が上昇していることでトナーかぶりが発生しやすくなっている場合、イエロートナー像上にマゼンタのかぶりトナーが重なるため、出力されたグリーン画像の色見が変わってしまうことがまれに発生してしまった。

そこで本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器それぞれにトナー濃度検知手段としての透磁率センサ（トナー濃度検知センサ）を設けている。そして透磁率センサの検知結果に応じて、キャリア付着が顕著に発生していると判断された場合のみ、第１実施形態で述べた画像上Ｖｂａｃｋ設定を中心Ｖｂａｃｋ設定よりも小さくすることとした。以下に詳細を述べる。

図７に示すように、本実施形態の各現像器４は、攪拌室４４ｂ内に現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）を検知するためのトナー濃度検知手段として、透磁率センサ４２が取り付けられている。本実施形態では、透磁率センサ４２は、攪拌室４４ｂ内での現像剤搬送方向においてトナー補給口４４ｃよりも上流側の現像容器４４の側壁に配設されている。トナー補給装置４９からトナーが補給される位置を現像剤の循環についての最上流側とすると、この透磁率センサ４２が取り付けられている位置は、最下流側となる。つまり、透磁率センサ４２は、最も攪拌が進んだ状態の現像剤の濃度を検知できるように配置されている。

次に、本実施形態で採用しているインダクタンス検知方式によるトナー補給制御について説明する。

上述のように、画像形成動作によって現像容器４４内のトナーは減少する。そのため、現像剤中のトナー濃度が減少する。本実施形態では、現像器４の現像容器４４に透磁率センサ４２が配設されており、現像容器４４内の現像剤のトナー濃度を検出するために、透磁率センサ４２によって現像剤の透磁率を検出する。現像剤中のトナー濃度が小さい場合はキャリア比率が大きくなるために、現像剤の透磁率は大きくなり、透磁率センサ４２の出力レベルが大きくなる。

図８に示すように、透磁率センサ４２は、センサ本体４２ｃの上に、検知ヘッド４２ａが円柱状に載っている形状で一体となっている。そして、入出力用の信号線４２ｂを介して画像形成装置本体が備えるエンジン制御部６０のＣＰＵ６１との検知信号のやりとりを行っている。検知ヘッド４２ａの内部には検知トランスが埋め込まれている。この検知トランスは、１つの１次巻線と、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線との、合計３つの巻線からなる。検知巻線は検知ヘッド４２ａの天面側に、基準巻線は１次巻線を挟んで検知ヘッド４２ａの裏側には位置している。センサ本体４２ｃ内に設けられた発信器から一定波形の信号をもつ電流が１次巻線に入力されると、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線にも、電磁誘導により、ある波形の信号をもつ電流が流れる。この時の発信器からの一定波形の信号と、検知巻線から電磁誘導によって流れた電流のある波形の信号とを、センサ本体４２ｃ内に設けられた比較回路で判断することによって、検知ヘッド４２ａの天面側に、どの程度の密度の磁性体があるかを検知する。

ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率センサ４２の出力との関係について説明する。図９は透磁率センサ４２の出力特性の一例を示す。図９において、横軸はトナー濃度、縦軸は出力電圧を示す。

図９に示す例では、トナー濃度が小さい範囲では出力電圧値が大きな値で飽和し、トナー濃度が大きくなるに従ってセンサ出力が徐々に小さくなり、更に濃度が大きな範囲では出力電圧値が小さい値で飽和する。本実施形態においては、トナー濃度が正常値８％（重量％：以下同様）であるとき、透磁率センサ４２の検出出力電圧値が２．５Ｖになるように調整されている。電圧値が２．５Ｖ近傍において、検出出力値はトナー濃度に対してほぼ直線的に変化する。尚、透磁率センサの目標信号値は、現像器の使用状況、使用環境に応じて最適な目標値に設定変更される。

上述のように、現像器４内の現像剤の濃度は透磁率センサ４２により検知される。そして、その検知結果に基づいて、補給用のトナーが収納されているトナー補給装置４９が駆動され、現像容器４４内のトナー濃度を一定に保つようになっている。即ち、透磁率センサ４２の検知結果に基づいて、ＣＰＵ６１がモータ５３の回転時間を決定し、その時間だけモータ５３を回転させる。ＲＯＭ６２（或いはＣＰＵ６１内）には、図９に示すような透磁率センサ４２の検知出力と現像剤のトナー濃度との関係に基づいて、透磁率センサ４２の検知出力から現像器４に補給すべきトナー量を求めるための情報がテーブルデータ等として記憶されている。従って、ＣＰＵ６１は、この情報と、上述のようなモータ５３の回転時間と補給されるトナーの量との対応関係を示すテーブルデータとから、トナー補給スクリュー４７の回転数を求め、トナー補給量を制御することができる。

通常、インダクタンス検知方式のトナー補給制御では、１枚の記録材Ｐに対する画像形成動作を行う毎にトナー補給スクリュー４７の回転数を求めてトナー補給を実行する。

次に、図１０を用いて、トナー濃度が変化したときのかぶり取り電位とトナーかぶり、キャリア付着量の関係を説明する。図１０（ａ）はトナー濃度が変化したときのかぶり取り電位とトナーかぶりの関係を、図１０（ｂ）はトナー濃度が変化したときのかぶり取り電位とキャリア付着量の関係を示す。図１０中、１０％、８％、６％はそれぞれトナー濃度を示す。図１０に示すように、トナー濃度が高くなるにつれてトナーかぶり量は増加し、キャリア付着量は減少するのに対し、トナー濃度が低くなるにつれてトナーかぶり量は減少し、且つキャリア付着量は増加する。

次に、図１１を用いて、本実施形態における画像上Ｖｂａｃｋ設定を決定するフローを以下に説明する。ここでは、グリーン画像形成を行う場合を例示して説明するが、形成する画像のカラーはこれに限定されるものではない。

コピージョブ開始後（Ｓ１１）、グリーン画像形成を行う場合（Ｓ１２）、マゼンタのトナー濃度Ｘの検知結果が６％以上の場合（Ｓ１３）、キャリア付着は発生していないと判断する。そして、マゼンタのかぶり取り電位の設定を２００Ｖとする（Ｓ１４）。一方、マゼンタのトナー濃度Ｘの検知結果が６％未満の場合（Ｓ１３）、キャリア付着が発生していると判断する。そして、画像上Ｖｂａｃｋ＝１８０Ｖ，中心Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖとし（Ｓ１５）、トナー画像が重なる部分の非画像部の表面電位（画像上Ｖｂａｃｋ）をその他の部分の非画像部の表面電位（中心Ｖｂａｃｋ）より２０Ｖ小さく設定する。

以上のように、上流ステーション（第１の画像形成部）のトナー濃度が所定値より低下した場合、上流ステーションの非画像部におけるかぶり取り電位を、下流ステーション（第２の画像形成部）のトナー像に対応する部分のみ他の部分より小さく設定する。その結果、キャリア付着による画質低下を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる。

尚、本実施形態では、イエローとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像形成を行う場合や、マゼンタとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合などにおいても、上流ステーションの非画像部におけるかぶり取り電位を、下流ステーションのトナー像に対応する部分のみ小さく設定することで同様の効果が得られる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。尚、本実施形態の画像形成装置の基本構成及び動作は、前述した第１、第２実施形態のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態の特徴的な点を以下に説明する。

前述した第１、第２実施形態では、グリーン画像に相当する箇所のマゼンタステーションのかぶり取り電位を小さくすることとした。しかし、例えばハイライトのグリーン画像形成を行う場合においてもマゼンタステーションのかぶり取り電位を小さくしてしまっていた。そのため、例えばマゼンタのトナー濃度が上昇していることでトナーかぶりが発生しやすくなっている場合、イエロートナー像上にマゼンタのかぶりトナーが重なる。そのため、高濃度部のグリーン画像については、色味変動はほとんど発生しなかったが、ハイライトのグリーン画像については色見が変わってしまうことがまれに発生してしまった。

一方、ハイライトのグリーン画像形成を行う場合、イエロートナー像のトナー量が少ないため、マゼンタステーションで発生したキャリアはイエロートナー像上に転写されにくく、且つ、ハイライトの場合、転写するシアントナー量も少ない。そのため、イエロートナー像上にキャリアが存在した場合においても、シアントナーの転写不良は発生しにくくなっている。

そこで本実施形態では、高濃度グリーン画像形成を行う場合は、第１実施形態で述べたマゼンタステーションの画像上Ｖｂａｃｋ設定を中心Ｖｂａｃｋ設定よりも小さくすることとした。一方、ハイライトのグリーン画像形成を行う場合は、マゼンタステーションのかぶり取り電位を中心Ｖｂａｃｋ設定と同様にすることとした。すなわち、グリーン画像の画像濃度が所定値以上の場合には、マゼンタステーションが有する感光体ドラムの非画像部の表面電位のうち、シアンステーションにおいて形成されるトナー像と重なる部分の表面電位（画像上Ｖｂａｃｋ）を、他の部分の表面電位（中心Ｖｂａｃｋ）よりも小さくすることとした。一方、グリーン画像の画像濃度が所定値未満の場合には、マゼンタステーションが有する感光体ドラムの非画像部の表面電位を、通常の画像形成時と同じ表面電位（中心Ｖｂａｃｋ）にすることとした。以下に図１２のフローを用いて詳細を述べる。なお、図１２では、所定値として、画像信号レベルの合計（ここでは２５６レベル）を例示しているが、これに限定されるものではない。

本実施形態では、画像信号処理回路の出力信号レベルから、グリーン画像の階調数を算出する。本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれ０〜２５５レベルの２５６階調となっており、グリーン画像形成については、イエローとシアンのトナー像を重ねることとし、グリーンベタ画像については、イエロー２５５レベルとシアン２５５レベルのトナー像を重ねることで形成される。

図１２に示すように、コピージョブ開始後（Ｓ２１）、グリーン画像形成を行う場合（Ｓ２２）、イエローとシアンの画像信号レベルの合計が２５６レベル未満の場合は（Ｓ２３）、マゼンタのかぶり取り電位設定を２００Ｖとする（Ｓ２４）。一方、イエローとシアンの画像信号レベルの合計が２５６レベル以上の場合は（Ｓ２３）、画像上Ｖｂａｃｋ＝１８０Ｖ，中心Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖとし（Ｓ２５）、画像上のＶｂａｃｋを２０Ｖ小さく設定することとした。

以上のように、下流ステーション（第２の画像形成部）で所定値以上の画像濃度の画像形成を行う場合、上流ステーション（第１の画像形成部）の非画像部におけるかぶり取り電位を、下流ステーションの高濃度画像に対応する部分のみ小さく設定する。その結果、キャリア付着による画質低下を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる。

尚、本実施形態では、イエローとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像形成を行う場合や、マゼンタとシアンを重ね合わせて画像形成を行う場合などにおいても、下流ステーションで高濃度画像形成を行う場合、上流ステーションの非画像部におけるかぶり取り電位を、下流ステーションの高濃度画像に対応する部分のみ小さく設定することで同様の効果が得られる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、多色画像形成のために画像形成ユニットを４つ使用した構成を例示しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施形態では、露光手段としてレーザースキャナを使用したが、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を使用しても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、あるいはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。あるいは、中間転写体を使用せず、記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持した記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施形態では、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示し、被転写体として中間転写体（中間転写ベルト）を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、記録材担持体に担持した記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置にあっては、被転写体は記録材となる。このような画像形成装置であっても本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ｐ …記録材
１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ …画像形成部
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ …感光体ドラム
３ …帯電ローラ
４ …現像器
５ …一次転写ローラ
７ …露光装置
８ …記録材担持体
１６ …中間転写ベルト
４２ …透磁率センサ
１００ …画像形成装置

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体の表面に静電像を形成するための露光手段と、トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて前記像担持体の静電像を現像する現像手段と、前記像担持体に現像したトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成部を、前記被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部は、第１の画像形成部と、前記第１の画像形成部よりも被転写体の移動方向下流に設けられた第２の画像形成部を備え、前記第１の画像形成部が有する像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部において形成されるトナー像と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部のトナー像と重なる部分の表面電位は、前記帯電手段によって前記像担持体を一様に帯電させた後、前記露光手段によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成部は、前記現像手段が有する現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知手段を有し、前記トナー濃度検知手段によりトナー濃度が所定値より低下したことを検知した場合には、前記第１の画像形成部が有する像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部において形成されるトナー像と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さく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. 前記複数の画像形成部のうち、画像を形成する画像形成部による画像濃度が所定値以上の場合には、前記第１の画像形成部が有する像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部において形成されるトナー像と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さくすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 像担持体と、前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体の表面に静電像を形成するための露光手段と、トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて前記像担持体の静電像を現像する現像手段と、前記像担持体に現像したトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成部を、前記被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部は、第１の画像形成部と、前記第１の画像形成部よりも被転写体の移動方向下流に設けられた第２の画像形成部を備え、前記第１の画像形成部よりも被転写体の移動方向上流に設けられた第３の画像形成部を備え、
   前記制御部は、前記第１の画像形成部が有する像担持体の非画像部の表面電位のうち、前記第２の画像形成部及び前記第３の画像形成部の共通の画像部に対応する領域と重なる部分の表面電位を、他の部分の表面電位よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。

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