JP7183653B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像を表す画像データに応じて変調した光を主・副２次元的に走査露光して、静電潜像をトナー像として可視像化して画像形成する画像形成装置であって、主走査方向を複数に分割して、分割した各領域毎に画像データ中の画像形成すべき画像データ量を算出する算出手段と、算出手段の算出結果に基づいて、現像ロールへのトナー供給位置から各領域までの距離に起因するトナー像の主走査方向濃度むらを補正する補正手段と、を備える画像形成装置が知られている（特許文献１）。

特開２００７－１９２８８８号公報

本発明は、現像器の小型化を確保しつつ、現像器内へのトナー補給直後の画像カブリ及び濃度差を抑制することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置は、
像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記静電潜像の背景部電位と現像バイアス電位とで形成されるクリーニング電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記変更手段は、前記像保持体の軸方向において、前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記クリーニング電界を拡大する、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記像保持体上に除電光を照射して前記像保持体を除電する除電手段を備え、前記帯電手段による前記像保持体の帯電前に、前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記除電光を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して弱くして前記像保持体の除電後電位を高くする、
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記変更手段は、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記背景部電位を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して高くして前記クリーニング電界を拡大する、
ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、
前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘る領域を除いて前記像保持体における画像の背景部となる領域に前記露光手段による微弱な露光量で露光を行って、前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して前記背景部電位を高くする、
ことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項６に記載の画像形成装置は、
像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記露光手段による露光量を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して小さくして前記露光部電位を高くして前記静電潜像の露光部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項７に記載の画像形成装置は、
像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記静電潜像の露光部となる画像の面積階調率Ｃｉｎを前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して低くして前記静電潜像の露光部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記算出手段は、前記現像手段に前記トナーを補給するトナー補給手段の単位時間当たりの回転数に基づいて前記トナーの補給量を算出する、
ことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記算出手段は、前記像保持体に形成される前記静電潜像の単位面積当たりの画素数に基づいて前記トナーの補給量を算出する、
ことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記算出手段は、前記現像手段に対するトナーリカバリー動作を検知して前記トナーの補給量を算出する、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、現像器内へのトナー補給直後の画像カブリを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、現像ロールへのトナー供給位置から所定の領域に亘りクリーニング電界を拡大することができる。

請求項３に記載の発明によれば、像保持体の除電後電位を通常時よりも高くしてクリーニング電界を拡大することができる。

請求項４に記載の発明によれば、像保持体の背景部電位を通常時よりも高くしてクリーニング電界を拡大することができる。

請求項５に記載の発明によれば、像保持体の帯電電位を通常時よりも高くしてクリーニング電界を拡大することができる。

請求項６に記載の発明によれば、像保持体の静電潜像の露光部電位を通常時よりも高くして現像器内へのトナー補給直後の画像濃度差を抑制することができる。

請求項７に記載の発明によれば、像保持体の静電潜像の露光部となる画像の面積諧調率Ｃｉｎを通常時に比して低くして現像器内へのトナー補給直後の画像濃度差を抑制することができる。

請求項８に記載の発明によれば、現像装置内への急激なトナー補給を検知することができる。

請求項９に記載の発明によれば、現像装置内への急激なトナー補給を検知することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、現像装置内への急激なトナー補給を検知することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す縦断面模式図である。 画像形成部の要部構成を示す縦断面模式図である。 現像装置内における現像剤の搬送を説明する図２のＡ－Ｂ－Ｃ線に沿って水平方向に展開した断面模式図である。 感光体ドラムにおける帯電電位および露光部電位と現像装置におけるＡＣ重畳バイアスを印加した現像電位との関係を説明するための図である。 画像形成部の機能構成を示す機能ブロック図である。 現像装置の現像剤収容部における現像剤のＴＣ値の分布を模式的に示す図である。 画像形成装置におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。 クリーニング電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。 変形例１に係る画像形成装置におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。 変形例２に係る画像形成装置におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。 変形例３に係る画像形成装置におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。 クリーニング電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。 第２本実施形態に係る画像形成装置における現像電界制御の流れを示すフローチャートである。 現像電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。 第２本実施形態に係る画像形成装置の変形例における画像濃度制御の流れを示すフローチャートである。 画像濃度制御におけるＣｉｎの感光体ドラム軸方向分布を示す図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
（１．１）画像形成装置の全体構成
図１は本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成の一例を示す断面模式図である。
画像形成装置１は、画像形成部１０と、画像形成部１０の一端に装着された用紙送り装置２０と、画像形成部１０の他の一端に設けられ、印刷された用紙が排紙される排紙部３０と、操作表示部４０と、上位機器から送信された印刷情報から画像情報を生成する画像処理部５０と、を備えて構成されている。

画像形成部１０は、システム制御装置１１（不図示）、露光装置１２、感光体ユニット１３、現像装置１４、転写装置１５、用紙搬送装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、定着装置１７、駆動装置１８（不図示）、を備えて構成され、画像処理部５０から受け取った画像情報を用紙送り装置２０から送り込まれた用紙上にトナー画像として形成する。

用紙送り装置２０は、画像形成部１０に対する用紙供給を行う。すなわち、種類（例えば、材質や厚さ、用紙サイズ、紙目）の異なる用紙Ｐを収容する複数の用紙積載部を備えており、これら複数の用紙積載部のいずれか一つから繰り出した用紙を画像形成部１０に対して供給するように構成されている。

排紙部３０は、画像形成部１０にて画像出力が行われた用紙の排出を行う。そのために、排紙部３０は、画像出力後の用紙Ｐが排出される排紙収容部を備えている。なお、排紙部３０は、画像形成部１０から出力される用紙束に対して、裁断やステープル（針綴じ）等の後処理を行う機能を有したものであってもよい。

操作表示部４０は、各種の設定や指示の入力及び情報表示に用いられるものである。すなわち、いわゆるユーザインタフェースに相当するもので、具体的には液晶表示パネル、各種操作ボタン、タッチパネル等を組み合わせて構成されている。

（１．２）画像形成部の構成及び動作
このような構成の画像形成装置１では、画像形成のタイミングに合わせて用紙送り装置２０のうち、印刷ジョブで印刷の１枚毎に指定された用紙積載部から繰り出された用紙が画像形成部１０へ送り込まれる。

感光体ユニット１３は、露光装置１２の下方に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向にそって、帯電手段としての帯電装置３２、露光手段としての露光装置１２、現像手段としての現像装置１４、一次転写ローラ５２、クリーニング装置３３、除電装置３４（図２ 参照）が配置されている。

現像装置１４は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体ドラム３１に対向して配置された現像ローラ４２が配設され、現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制するトリマーＴＭ（図２ 参照）が近接配置されている。
それぞれの現像装置１４は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

現像装置１４の上方には、トナー（キャリアを含むトナー）を収容する交換可能なトナーカートリッジＴと、トナーカートリッジＴの挿抜を案内するとともに、それぞれのトナーカートリッジＴから現像装置１４にトナーを供給するトナー供給装置１００が配置されている。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電装置３２により帯電され、露光装置１２から出射する潜像形成光Ｌ１（図２ 参照）により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置１５は、各感光体ユニット１３の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト５１、各感光体ユニット１３にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ベルト５３とから構成されている。
二次転写ベルト５３は、二次転写ローラ５４と剥離ローラ５５とによって張架され、中間転写ベルト５１の背面側に配置されたバックアップローラ６５と二次転写ローラ５４とに挟持されて二次転写部ＴＲを形成する。

各感光体ユニット１３の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、システム制御装置１１により制御される電源装置等（不図示）から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ベルト５３が配置された二次転写部ＴＲに搬送される。重畳トナー像が二次転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙送り装置２０から用紙Ｐが二次転写部ＴＲに供給される。そして、二次転写ベルト５３を介して二次転写ローラ５４と対向するバックアップローラ６５には、システム制御装置１１により制御される電源装置等から所定の転写電圧が印加され、用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニング装置３３により除去され、廃トナー収容部（不図示）に回収される。残留トナーが除去された感光体ドラム３１の表面は、除電装置３４で除電された後、帯電装置３２により再帯電される。

定着装置１７は一方向へ回転する無端状の定着ベルト１７ａと、定着ベルト１７ａの周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ１７ｂとを有し、定着ベルト１７ａと加圧ローラ１７ｂの圧接領域によってニップ部（定着領域）が形成される。
転写装置１５においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で用紙搬送装置１６ａを経由して定着装置１７に搬送される。定着装置１７に搬送された用紙Ｐは、一対の定着ベルト１７ａと加圧ローラ１７ｂにより、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。

定着の終了した用紙は、用紙搬送装置１６ｂを経由して排紙部３０に送り込まれる。
尚、用紙の両面に画像出力を行う場合には、用紙搬送装置１６ｃにより当該用紙の表裏が反転され、再び画像形成部１０における二次転写部ＴＲへ送り込まれる。そして、トナー像の転写および転写像の定着が行われた後に、排紙部３０に送り込まれることになる。排紙部３０へ送り込まれた用紙Ｐは、必要に応じて裁断やステープル（針綴じ）等の後処理を経た後に、排紙収容部へ排出される。

（２）要部構成と動作
図２は画像形成部１０の要部構成を示す縦断面模式図、図３は現像装置１４内における現像剤の搬送を説明する現像装置内における現像剤の搬送を説明する図２のＡ－Ｂ－Ｃ線に沿って水平方向に展開した断面模式図、図４は感光体ドラム３１における帯電電位ＶＨおよび露光部電位ＶＬと現像装置１４におけるＡＣ重畳バイアスを印加した現像電位との関係を説明するための図、図５は画像形成部１０の機能構成を示す機能ブロック図、図６は現像装置１４の現像剤収容部４１Ｂにおける現像剤のＴＣ値の分布を模式的に示す図である。
以下、図面を参照しながら画像形成部１０の要部の構成と動作について説明する。

（２．１）帯電装置
帯電装置３２は、感光体ドラム３１の回転方向（図２中 矢印Ｒ方向）に対して、クリーニング装置３３の下流側に交換可能に配置される。
帯電装置３２は、図２に示すように、感光体ドラム３１側が開口したシールドケース３２Ａを備えている。シールドケース３２Ａには一定電圧（例えば、－７００Ｖ）が印加されるようになっている。

シールドケース３２Ａ内には、コロナワイヤ３２Ｂが１本ずつ（計２本）張架されおり、これらコロナワイヤ３２Ｂは、高圧電源（不図示）に接続されており、コロナワイヤ３２Ｂへの電流が一定電流となるように定電流制御されている。これにより、コロナワイヤ３２Ｂは、マイナス電荷を発生して感光体ドラム３１にコロナイオン流を供給するようになっている。

シールドケース３２Ａの開口側には、コロナワイヤ３２Ｂと感光体ドラム３１との間にグリッド電極３２Ｅがシールドケース３２Ａの長手方向に配置されている。グリッド電極３２Ｅは、感光体ドラム３１との距離が一定となるように配置されて、感光体ドラム３１の帯電設定電位（予め設定される露光前における帯電電位ＶＨ）と等しい一定電圧が印加される。
このように構成される帯電装置３２は、コロナワイヤ３２Ｂがコロナ放電することで感光体ドラム３１の表面を所定の帯電電位ＶＨに帯電する。

（２．２）現像装置
現像装置１４は、現像剤を収容する現像ハウジング４１、感光体ドラム３１と対向して配置されている現像ローラ４２、現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌オーガ４３、現像ローラ４２に現像剤を供給する供給オーガ４４を備えている。

現像ローラ４２は内部に磁石を有しており、表面に現像剤を磁力で吸着して回転することで、現像ハウジング４１から感光体ドラム３１に対向する現像位置まで現像剤を送り出す。現像位置では感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像の現像が行われ、現像後の現像剤は現像ローラ４２の回転によって現像ハウジング４１に戻る。

図３は、現像装置１４内における現像剤の搬送（移動）を説明するために、図２におけるＡ－Ｂ－Ｃ線に沿って水平方向に展開した断面模式図としている。
現像ハウジング４１内には、撹拌オーガ４３及び供給オーガ４４の間に仕切壁４１ａが立設されて、現像ハウジング４１は２つの現像剤収容部４１Ａ、４１Ｂに仕切られ、仕切壁４１ａの長手方向両端部には、それぞれ開口４５、４６が形成されている。

撹拌オーガ４３及び供給オーガ４４は、回転軸４３ａ、４４ａの周りに螺旋羽根４３ｂ、
４４ｂが形成され、駆動源（不図示）から回転力を受けて現像剤収容部４１Ａ、４１Ｂ内の内壁に沿って回転することで、現像剤を現像剤収容部４１Ａ、４１Ｂ内で所定方向に搬送する。
具体的には、撹拌オーガ４３は現像剤収容部４１Ａ内の現像剤を攪拌しながら矢印（－Ｙ）方向に搬送し、供給オーガ４４は現像剤収容部４１Ｂ内の現像剤を攪拌しながら矢印（Ｙ）方向に搬送する。矢印（－Ｙ）方向に搬送された現像剤は、開口４５から現像剤収容部４１Ｂに移動し、矢印（Ｙ）方向に搬送された現像剤は、開口４５から現像剤収容部４１Ａに移動する。
これにより現像ハウジング４１内の現像剤は、２本の撹拌オーガ４３及び供給オーガ４４によって撹拌されながら循環移動する。このような現像剤の撹拌によって現像剤中のトナーが帯電する。

現像ハウジング４１の一端側（Ｙ方向：装置の奥側）の上面部分には、ディスペンスモータＭ（図５ 参照）で駆動されるトナー供給装置１００から供給されてきたトナーを受け入れる受入口４７（図３においては機能を説明するために模式的に示している）が設けられている。受入口４７で現像装置１４に受け入れられたトナーは、撹拌オーガ４３によって搬送されることで現像ハウジング４１の現像剤収容部４１Ａに移動して現像剤と混合される。

トナー供給装置１００から受入口４７を介して補給されたトナーは、撹拌オーガ４３によって撹拌されながら、奥側（ＩＮ側：Ｙ方向 以降ＩＮ側と記載）から手前側（ＯＵＴ側：－Ｙ方向 以降ＯＵＴ側と記載）へ搬送され、手前側（ＯＵＴ側：－Ｙ方向）で供給オーガ４４へ移動される。そして、供給オーガ４４から供給されたトナーが現像ローラ４２に供給される。

現像装置１４には、現像ハウジング４１内を循環する現像剤のキャリアに対するトナーの比率（ＴＣ）を測定するＡＴＣセンサＳＲが配置されている。画像形成装置１は、ＡＴＣセンサＳＲによる測定値に基づいて制御部がトナーカートリッジＴからのトナー補給を指示することで現像剤のＴＣ値が所定値に保たれる。

本実施の形態では、ＯＵＴ側からＩＮ側に向かってトナーが現像ローラ４２に供給されるため、ＩＮ側にトナーが到達するころにはトナー供給量が減少してしまうため、トナー供給量を適正に制御するために、ＡＴＣセンサＳＲは撹拌オーガ４３のＯＵＴ側に設けている。

また、現像ハウジング４１の一端側（Ｙ方向：装置の奥側）の下面部分には、排出口４８が設けられている。現像ハウジング４１と排出口４８との間には、他の箇所の螺旋羽根４４ｂとは螺旋の向きが逆転した逆螺旋羽根４４ｃが設けられているために、現像ハウジング４１の現像剤収容部４１Ｂを矢印（Ｙ）方向に搬送されてきた現像剤の大部分は、逆螺旋羽根４４ｃで開口４６に導かれて現像剤収容部４１Ａへと移動するが、一部の現像剤はこの逆螺旋羽根４４ｃを乗り越えて排出口４８（図３においては機能を説明するために模式的に示している）から現像装置１４外に排出される。

（２．３）除電装置
除電装置３４は、感光体ドラム３１の、残存するトナーがクリーニング装置３３により取り除かれた後の領域に光を照射し、感光体ドラム３１は除電装置３４からの光の照射を受けて除電される。

除電装置３４は、例えば多数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）からなるＬＥＤアレイであり、あらかじめ定められた射出角を持って光を射出する。ＬＥＤアレイから射出された光は、図３に矢印Ｌ２で示すように感光体ドラム３１を照射する。
このようにして、感光体ドラム３１は、その回転軸方向のいずれの点においても、光の照射を受けて除電される。

（２．４）現像電位制御
現像ローラ４２には、ＤＣ成分を含むＤＣ現像バイアスＶｄｖ－ＤＣにＡＣ成分を含むＡＣ現像バイアスＶｄｖ－ＡＣを重畳して供給される。ここで、ＤＣ現像バイアスＶｄｖ－ＤＣは、現像ローラ４２から感光体ドラム３１にトナーを移動させるためのものであり、ＡＣ現像バイアスＶｄｖ－ＡＣは、ＤＣ現像バイアスＶｄｖ－ＤＣによる現像ローラ４２から感光体ドラム３１へのトナーの移動を、トナーを振動させることで促進するためのものである。

ここで、帯電電位ＶＨは、コロナワイヤ３２Ｂに供給される電流（定電流制御）とグリッド電極３２Ｅに印加されるグリッド電圧の大きさによって決まり、露光部電位ＶＬは、帯電電位と露光装置１２による露光エネルギーとによって決まる。
また、現像電位ＶＢは、ＤＣ現像バイアスＶｄｖ－ＤＣの大きさによって決まる。なお、図５には、ＡＣ現像バイアスＶｄｖ－ＡＣの大きさは、交流であるためにピークトゥピーク値で表している。

本実施形態においては、図５に示すように、帯電電位ＶＨおよび露光部電位ＶＬがともに負極性となっているが、露光部電位ＶＬの大きさは、絶対値で帯電電位ＶＨよりも小さい値となる（｜ＶＬ｜＜｜ＶＨ｜）。そして、現像電位ＶＢすなわちＤＣ現像バイアスＶｄｖ－ＤＣの値は、負極性であって、その絶対値が帯電電位ＶＨと露光部電位ＶＬとの間の大きさに設定される（｜ＶＬ｜＜｜ＶＢ｜＜｜ＶＨ｜）。
帯電電位ＶＨと露光部電位ＶＬと現像電位ＶＢとがこのような大小関係を有している場合、現像領域を通過する現像ローラ４２上のトナー（負極性に帯電）は、感光体ドラム３１上で相対的に正電位となる露光部電位ＶＬ（画像部）に移動（飛翔）しやすくなる（Ｖｄｖ）一方、感光体ドラム３１上で相対的に負電位となる帯電電位ＶＨ（背景部）には移動（飛翔）しにくくなる（Ｖｃ＝ＶＨ－ＶＢ：クリーニング電界）。

（２．４）クリーニング電界制御
図５に機能ブロック図として示すように、本実施形態における画像形成部１０の要部である露光装置１２、感光体ユニット１３、現像装置１４、トナー供給装置１００、除電装置３４は、システム制御装置１１によって、それぞれ露光制御部１１２、帯電制御部１１３、現像制御部１１４、トナー補給制御部１４５、光量制御部１３４を介して、所定の画像形成条件（パラメータ）に設定され印刷制御が行われる。

システム制御装置１１は、感光体ドラム３１の帯電電位ＶＨと現像バイアス電位である現像電位ＶＢとで形成されるクリーニング電界（Ｖｃ＝ＶＨ－ＶＢ）の感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）の大きさを変更する変更手段として機能する。

トナーの補給量を算出する算出手段の一例としてのトナー補給量算出部１１０は、トナー供給装置１００を駆動するディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間に基づいて、現像装置１４に補給されるトナー補給量を算出する。システム制御装置１１は、トナー補給量算出部１１０で算出されたトナー補給量に基づいて、クリーニング電界（Ｖｃ）の変更を行う。

図６には現像装置１４における現像剤を供給オーガ４４で現像ローラ４２に供給しながら搬送する現像剤収容部４１Ｂにおける現像剤のＴＣ値の分布を模式的に示している。
図６に示すように、現像装置１４に補給されたトナーは、現像剤収容部４１Ａで撹拌オーガ４３によって撹拌されながら、ＩＮ側からＯＵＴ側へ搬送されるが、補給トナー量が急激に増加した場合には、撹拌オーガ４３によって撹拌されてもトナー帯電が充分に上がりきらず、ＯＵＴ側の開口４５を基端として、現像ローラ４２の軸方向（Ｙ方向）の一定領域（図６中 Ｗ参照）において画像カブリが発生する虞があった。
補給トナー量が急激に増加する場合としては、画像密度が高い画像を連続して印刷した場合、トナーカートリッジＴが交換されてトナーリカバリー動作が入った場合などが挙げられる。

図７は画像形成装置１におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャート、図８はクリーニング電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。
本実施形態に係る画像形成装置１においては、図７に示す動作フローに従って、クリーニング電界の制御を行って画像形成を行う。
画像形成装置１が印刷ジョブを受け付けると（Ｓ１０１）、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１を算出する（Ｓ１０２）。そして、システム制御装置１１は単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１が予め定められた閾値Ａｔｈよりも長いか否か判断する（Ｓ１０３）。ここで、閾値Ａｔｈはシステム制御装置１１の閾値記憶部（不図示）に記憶されている。

ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えていた場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、除電装置３４の除電光Ｌ２の軸方向光量分布を決定する（Ｓ１０４）。具体的には、図８（ａ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図８（ａ）中 Ｗ参照）に亘り、トナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えない通常時に比して除電光Ｌ２の光量を弱くする。尚、除電光Ｌ２の光量は、感光体ドラム３１の帯電電位ＶＨが上昇し過ぎて、クリーニング電界Ｖｃが必要以上に拡大されない範囲（感光体ドラム３１表面への現像剤付着が発生しない範囲）で決定される。

そして、光量制御部１３４は、決定された除電装置３４の軸方向光量分布が得られるように各光源素子（ＬＥＤ）の発光量を算出して（Ｓ１０５）、画像形成装置１は、除電装置３４の除電光を算出された光量に変更して画像形成を行う（Ｓ１０６）。これにより、図８（ｂ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図８（ｂ）中 Ｗ参照）に亘りクリーニング電界Ｖｃが拡大されて画像カブリを抑制することができる。

「変形例１」
図９は変形例１に係る画像形成装置１におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。
変形例１に係る画像形成装置１は、トナー補給量算出部１１０は、感光体ドラム３１に形成される静電潜像の単位面積当たりの画素数に基づいてトナー補給量を算出する。

画像形成装置１が印刷ジョブを受け付けると（Ｓ２０１）、トナー補給量算出部１１０は、印刷ジョブの画像の単位面積当たりの画素数Ｐ１を算出する（Ｓ２０２）。画素数Ｐ１は画像処理部５０における画像処理の結果から取得できる。
そして、システム制御装置１１は単位面積当たりの画素数Ｐ１が予め定められた閾値Ｐｔｈよりも多いか否か判断する（Ｓ２０３）。ここで、閾値Ｐｔｈはシステム制御装置１１の閾値記憶部（不図示）に記憶されている。

印刷ジョブの画像の単位面積当たりの画素数Ｐ１が閾値Ｐｔｈを超えていた場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、除電装置３４の除電光Ｌ２の軸方向光量分布を決定する（Ｓ２０４）。
そして、光量制御部１３４は、決定された除電装置３４の軸方向光量分布が得られるように各光源素子（ＬＥＤ）の発光量を算出して（Ｓ２０５）、画像形成装置１は、除電装置３４の除電光を算出された光量に変更して画像形成を行う（Ｓ２０６）。これにより、図８（ｂ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域に亘りクリーニング電界Ｖｃが拡大されて画像カブリを抑制することができる。

「変形例２」
図１０は変形例２に係る画像形成装置１におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャートである。
変形例２に係る画像形成装置１は、トナー補給量算出部１１０は、現像装置１４に対するトナーリカバリー動作を検知してトナー補給量を算出する。

画像形成装置１が印刷ジョブを受け付けると（Ｓ３０１）、トナー補給量算出部１１０は、トナーリカバリー動作が入ったか否かを検知する（Ｓ３０２）。
トナーリカバリー動作は、トナーカートリッジＴがニアエンド又はエンプティとなりトナーカートリッジＴが交換された場合に、ＡＴＣセンサＳＲで現像装置１４内のＴＣ値を検知して必要なトナー補給量を算出し、算出されたトナー補給量に基づいて、現像装置１４に交換されたトナーカートリッジＴよりトナーを補給し、現像装置１４を駆動して撹拌する動作である。トナーリカバリー動作が入った場合、現像装置１４内に急激にトナーが補給されて、撹拌オーガ４３によって撹拌されてもトナー帯電が充分に上がりきらず、ＯＵＴ側の開口４５を基端として、現像ローラ４２の軸方向（Ｙ方向）の一定領域において画像カブリが発生する虞がある。

トナーリカバリー動作が入ったことが検知された場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、除電装置３４の除電光Ｌ２の軸方向光量分布を決定する（Ｓ３０３）。
そして、光量制御部１３４は、決定された除電装置３４の軸方向光量分布が得られるように各光源素子（ＬＥＤ）の発光量を算出して（Ｓ３０４）、画像形成装置１は、除電装置３４の除電光を算出された光量に変更して画像形成を行う（Ｓ３０５）。これにより、図８（ｂ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域に亘りクリーニング電界Ｖｃが拡大されて画像カブリを抑制することができる。

「変形例３」
図１１は変形例３に係る画像形成装置１におけるクリーニング電界制御の流れを示すフローチャート、図１２はクリーニング電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。
変形例３に係る画像形成装置１は、トナー補給量算出部１１０は、トナー供給装置１００を駆動するディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間に基づいて、現像装置１４に補給されるトナー補給量を算出する。システム制御装置１１は、トナー補給量算出部１１０で算出されたトナー補給量に基づいて、背景部の帯電電位ＶＨをトナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して高くしてクリーニング電界Ｖｃを拡大する。

画像形成装置１が印刷ジョブを受け付けると（Ｓ４０１）、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１を算出する（Ｓ４０２）。そして、システム制御装置１１は単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１が予め定められた閾値Ａｔｈよりも長いか否か判断する（Ｓ４０３）。

ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えていた場合（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、まず、感光体ドラム３１の通常時の帯電電位（ＶＨ０）を一律に上昇させる（Ｓ４０４）。具体的には、図１２（ａ）に示すように、帯電制御部１１３は帯電装置３２のグリッド電極３２Ｅのバイアス電圧を上昇させて、帯電装置３２による感光体ドラム３１の通常時の帯電電位（ＶＨ０）を一律に上昇させる（ＶＨ１）。尚、グリッド電極３２Ｅのバイアス電圧は、感光体ドラム３１の帯電電位ＶＨが上昇し過ぎて、クリーニング電界Ｖｃが必要以上に拡大されない範囲（感光体ドラム３１表面への現像剤付着が発生しない範囲）で決定される。

そして、露光制御部１１２は、露光装置１２の背景部に対する露光量分布を決定する（Ｓ４０５）。具体的には、図１２（ａ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域に亘る領域（図１２（ａ）中 Ｗ参照）を除いて、画像の背景部となる領域に露光装置１２によって微弱な露光量で露光を行うように露光量分布を決定する（図１２（ａ） 参照）。

そして、露光装置１２の背景部に対する露光量をステップＳ４０５で決定された露光量分布に変更して画像形成を行う（Ｓ４０６）ことで、図１２（ｂ）に示すように、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図１２（ｂ）中 Ｗ参照）に亘りクリーニング電界Ｖｃが拡大されて画像カブリを抑制することができる。

変形例３においては、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間に基づいて、現像装置１４に補給されるトナー補給量を算出する例を説明したが、トナー補給量の算出は、変形例１と同様に、感光体ドラム３１に形成される静電潜像の単位面積当たりの画素数に基づいて行ってもよい。また、変形例２と同様に、現像装置１４に対するトナーリカバリー動作を検知してトナー補給量を算出してもよい。

「第２実施形態」
本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、第１実施形態に係る画像形成装置１とその構成においては同一であり、図５に機能ブロック図として示すように、画像形成部１０の要部である露光装置１２、感光体ユニット１３、現像装置１４、トナー供給装置１００は、システム制御装置１１によって、それぞれ露光制御部１１２、帯電制御部１１３、現像制御部１１４、トナー補給制御部１４５を介して、所定の画像形成条件（パラメータ）に設定され印刷制御が行われる。

画像形成装置１Ａにおいては、現像装置１４に補給されたトナーは、現像剤収容部４１Ａで撹拌オーガ４３によって攪拌されながら、ＩＮ側からＯＵＴ側へ搬送されるが、補給トナー量が急激に増加した場合には、撹拌オーガ４３によって撹拌されてもトナー帯電が充分に上がりきらず、ＯＵＴ側の開口４５を基端として、現像ローラ４２の軸方向（Ｙ方向）の一定領域において現像特性が変化して軸方向（左右）において濃度差（面内均一性）が発生する虞があった。

本実施形態に係る画像形成装置１Ａにおいては、トナー補給量算出部１１０で算出されたトナー補給量に基づいて、システム制御装置１１が現像電界（Ｖｄｖ）の変更を行う。すなわち、システム制御装置１１は、感光体ドラム３１の露光部電位ＶＬと現像バイアス電位である現像電位ＶＢとで形成される現像電界Ｖｄｖ（Ｖｄｖ＝ＶＢ－ＶＬ：図５参照）の感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）の大きさを変更することで、軸方向（左右）において濃度差（面内均一性）を抑制している。

図１３は本実施形態に係る画像形成装置１Ａにおける現像電界制御の流れを示すフローチャート、図１４は現像電界制御における帯電電位と現像電位との関係を示す図である。
画像形成装置１Ａが印刷ジョブを受け付けると（Ｓ５０１）、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１を算出する（Ｓ５０２）。そして、システム制御装置１１は単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１が予め定められた閾値Ａｔｈよりも長いか否か判断する（Ｓ５０３）。

ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えていた場合（Ｓ５０３：Ｙｅｓ）、露光装置１２の軸方向露光量分布を決定する（Ｓ５０４）。
具体的には、図１４に示すように、感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図１４中 Ｗ参照）に亘り、トナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えない通常時に比して露光装置１２のイメージ部露光量Ｌ１を小さくする。

そして、露光制御部１１２は、決定された露光装置１２の軸方向露光量分布が得られるように露光装置１２の露光量を変更して画像形成を行う（Ｓ５０５）。これにより、図１４に示すように、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図１４中 Ｗ参照）に亘り現像電界Ｖｄｖが小さくなり左右濃度差を抑制することができる。

「変形例」
図１５は変形例に係る画像形成装置１Ａにおける画像濃度制御の流れを示すフローチャート、図１６は画像濃度制御におけるＣｉｎの感光体ドラム３１の軸方向分布を示す図である。
画像形成装置１Ａが印刷ジョブを受け付けると（Ｓ６０１）、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１を算出する（Ｓ６０２）。そして、システム制御装置１１は単位時間当りのトナー補給時間（回転時間）Ａ１が予め定められた閾値Ａｔｈよりも長いか否か判断する（Ｓ６０３）。

ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えていた場合（Ｓ６０３：Ｙｅｓ）、感光体ドラム３１の露光部となる画像の面積階調率Ｃｉｎの感光体ドラム３１の軸方向分布を決定する（Ｓ６０４）。
具体的には、図１６に示すように、感光体ドラム３１の軸方向（Ｙ方向）において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図１４中 Ｗ参照）に亘り、トナー補給時間Ａ１が閾値Ａｔｈを超えない通常時に比して画像のＣｉｎ低くする。

そして、画像処理部５０は、決定された画像の軸方向Ｃｉｎ分布が得られるようにＣｉｎを変更して画像形成を行う（Ｓ６０５）。これにより、感光体ドラム３１の軸方向において、現像装置１４の開口４５から現像剤収容部４１Ｂにおける供給オーガ４４の回転軸方向（Ｙ方向）における一定領域（図１６中 Ｗ参照）に亘り現像性が低下して左右濃度差を抑制することができる。

本実施形態においては、トナー補給量算出部１１０は、ディスペンスモータＭの単位時間当りのトナー補給時間に基づいて、現像装置１４に補給されるトナー補給量を算出する例を説明したが、トナー補給量の算出は、感光体ドラム３１に形成される静電潜像の単位面積当たりの画素数に基づいて行ってもよく、現像装置１４に対するトナーリカバリー動作を検知してトナー補給量を算出してもよい。

１、１Ａ・・・画像形成装置
１０・・・画像形成部
１１・・・システム制御装置
１１０・・・トナー補給量算出部
１２・・・露光装置
１３・・・感光体ユニット
３１・・・感光体ドラム
３２・・・帯電装置
３３・・・クリーニング装置
３４・・・除電装置
１４・・・現像装置
４１・・・現像ハウジング
４１Ａ、４１Ｂ・・・現像剤収容部
４２・・・現像ローラ
４３・・・撹拌オーガ
４４・・・供給オーガ
１５・・・転写装置
１６・・・用紙搬送装置
１７・・・定着装置
２０・・・給紙装置
３０・・・排紙部
４０・・・操作表示部
５０・・・画像処理部
１００・・・トナー供給装置

Claims (10)

1. 像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
   前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記静電潜像の背景部電位と現像バイアス電位とで形成されるクリーニング電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変更手段は、前記像保持体の軸方向において、前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記クリーニング電界を拡大する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像保持体上に除電光を照射して前記像保持体を除電する除電手段を備え、前記帯電手段による前記像保持体の帯電前に、前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記除電光を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して弱くして前記像保持体の除電後電位を高くする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記変更手段は、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記背景部電位を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して高くして前記クリーニング電界を拡大する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘る領域を除いて前記像保持体における画像の背景部となる領域に前記露光手段による微弱な露光量で露光を行って、前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して前記背景部電位を高くする、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
   前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記露光手段による露光量を前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して小さくして前記露光部電位を高くして前記静電潜像の露光部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 像保持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段で帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   その表面にトナーを含む現像剤を保持して前記静電潜像を前記トナーで現像する現像ロールを備えた現像手段と、
   前記現像手段に補給される前記トナーの補給量を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出された前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記像保持体の前記現像手段に補給された前記トナーの前記現像ロールへの供給位置から所定の領域に亘り前記静電潜像の露光部となる画像の面積階調率Ｃｉｎを前記トナーの補給量が予め定められた閾値を超えない通常時に比して低くして前記静電潜像の露光部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界の前記像保持体の軸方向の大きさを変更する変更手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記算出手段は、前記現像手段に前記トナーを補給するトナー補給手段の単位時間当たりの回転数に基づいて前記トナーの補給量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記算出手段は、前記像保持体に形成される前記静電潜像の単位面積当たりの画素数に基づいて前記トナーの補給量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記算出手段は、前記現像手段に対するトナーリカバリー動作を検知して前記トナーの補給量を算出する、
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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