JP4622420B2

JP4622420B2 - カラー画像形成装置

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Publication number: JP4622420B2
Application number: JP2004278567A
Authority: JP
Inventors: 治之難波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006091597A

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、作像条件の変更過程にて生じる不具合画像を検出し、その検出結果に基づき画像形成条件の変更を制御する技術に関する。

特開平７−２５３６９３号公報特開２００２−１０８１６３号公報

現在、画像形成装置による出力画像の画質は目覚ましく向上しており、これにより、ユーザの画質変動に対する要求は一段と厳しくなってきている。そのため、出力画像へ何ら影響を与えずに画質を調整することが必要とされている。

画質を調整する際に、感光体に帯電バイアスを印加させるタイミング及び現像器に現像バイアスを印加させるタイミングを変化させる場合、或いは、帯電電位及び現像電位を変更する場合、感光体の主走査方向に平行な帯状のトナー像(以下「トナーバンド」という)が発生することがある。そして、トナーとキャリアを用いる二成分現像が適用されている画像形成装置において同様に変化や変更を行った場合、キャリアにトナーが混じった現像剤帯(以下「キャリアバンド」という)が発生することがある。

このトナーバンドやキャリアバンドは、正規な画像とは異なるため、様々な問題を引き起こす。例えば、中間転写体ベルトや用紙搬送ベルト等の像担持体の周辺を汚し、また、転写器に転移された結果、記録用紙を汚し、更に、汚れた記録用紙を介して定着器を汚すなど画像形成装置内部だけではなく、記録用紙も汚すことになる。また、現像器からのトナー及びキャリアを不必要に消費してしまうことになる。

ところで、トナーバンドやキャリアバンドは、帯電バイアス又は現像バイアスを印加させるタイミングを変化させた結果、或いは、帯電電位又は現像電位を変更した結果、感光体の帯電電位と現像器の現像電位の差が一定範囲を超えることによって生じる。例えば、ある極性に帯電されたトナーは相対的に反対の極性を持った部分に転移し、また、電位差が大きければ多量のトナーが転移する。つまり、現像器から感光体へのトナーの転移はトナーとキャリアの付着力に比べ、引き離す力の方が大きい場合に起こる。そのため、トナーバンドは感光体の帯電電位と現像器の現像電位が等しい場合、若しくは帯電電位が現像電位より相対的にトナー極性側であれば、現像器から感光体にトナーが転移することは無く、トナーと逆極性側であっても電位の差が小さければトナーバンドは生じない。

一方、キャリアバンドは、トナーの転移同様、現像器から感光体へのキャリアの転移もキャリアと現像ロールとの付着力に比べ引き離す力が大きい場合に起こる。そのため、キャリアバンドは帯電電位と現像電位が等しい場合、若しくは、帯電電位が現像電位より相対的にキャリア(反トナー)極性側であれば現像器から感光体に転移することは無く、キャリアと逆極性側であっても電位の差が小さければキャリアバンドは生じない。

ここで、帯電電位或いは現像電位を印加させるタイミングを変化させた結果、像担持体上にトナーバンド又はキャリアバンドが形成される様子を示しているのが図７である。分図(ａ)において、帯電電位Ｅ(直線にて図示)は、現像電位Ｄ(点線にて図示)よりも遅く立ち上がっている。その結果、現像電位Ｄが所定の電位に達しても帯電バイアスが印加されていない領域においては、現像電位Ｄと、帯電電位Ｅとの間に電位差Ｖ₁が生じる。この時、電位差Ｖ₁が一定範囲を超える場合には、像担持体１００の表面にトナーバンドＢが形成される。

これに対し、分図(ｂ)において、帯電電位Ｅ(直線にて図示)は、現像電位Ｄ(点線にて図示)よりも早く立ち上がっている。その結果、帯電電位Ｅが所定の電位に達しても現像バイアスが印加されていない領域においては、帯電電位Ｅと、現像電位Ｄとの間に電位差Ｖ₂が生じる。この時、電位差Ｖ₂が一定範囲を超える場合には、像担持体１００の表面にキャリアバンドＣが形成される。

従って、図７に示したように、画像形成開始時など帯電電位或いは現像電位を印加させるタイミングを変化させる、或いは、帯電電位又は現像電位を変更させる場合、変化や変更の過渡期において帯電電位と、現像電位との差が一定範囲を短時間ではあるが超えるため、トナーバンドやキャリアバンドが発生するのである。

このトナーバンドやキャリアバンドを防ぐ方法として、感光体回転開始及び停止時に感光体の表面電位と、現像バイアス電圧との相対的電位差をキャリア飛び発生限界最大電位差とトナー付着量最小電位差の範囲内で段階的に制御する方法(特開平７−２５３６９３号公報)が提案されている。しかし、感光体の表面電位と、現像バイアス電圧との電位差を、キャリア飛び発生限界最大電位差とトナー付着量最小電位差の範囲内で段階的に制御することは複雑であり、制御装置に負荷が掛かってしまうという問題があった。また、感光体回転開始及び停止時に毎回バイアスを段階的に変化させるため、画像形成に時間が掛かってしまうという問題もあった。

また、画像形成を開始するにあたり、表面電位検出手段により検出された感光体の表面電位が所定の電位に達したときの時刻を制御手段により認識させ、この時刻から一定の時間が経過した時刻に制御手段からの信号により現像剤担持体に現像バイアスを印加させる方法(特開２００２−１０８１６３号公報)が提案されている。しかし、表面電位検出手段の表面電位に対する感度は、取付状態に左右されやすい。また、帯電器に帯電バイアスを印加させる電源と、現像器に現像バイアスを印加させる電源とが、それぞれ異なる表面電位の立ち上がり特性や変化特性を有する。そのため、表面電位検出手段の取付状態や電源装置の特性のバラツキ等の影響により、制御が困難であるといった問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、所定の条件下において発生したトナーバンドやキャリアバンドを防止することができる画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回動する感光体と、前記感光体の表面を均一に帯電させる帯電手段と、前記帯電手段へ帯電バイアスを印加させる帯電電源と、前記静電潜像に応じトナー像が前記感光体へ形成される現像手段と、前記現像手段へ現像バイアスを印加させる現像電源と、前記感光体からトナー像が転写される像担持体と、発光素子及び受光素子を有し、前記像担持体の表面に形成されるトナー像を光学的に読み込む検出手段と、前記帯電電源及び前記現像電源へ帯電バイアス印加信号及び現像バイアス印加信号をそれぞれ発信する制御部とから構成される画像形成装置において、前記検出手段は、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方を変化或いは変更する際、過渡的に前記像担持体の表面に形成される主走査方向に平行な帯状現像剤を検出し、前記制御部は、前記検出手段の検出信号から算出された前記帯状現像剤の副走査方向の幅に基づき前記帯電バイアス印加信号及び前記現像バイアス印加信号の少なくとも何れか一方の発信時期を補正することを特徴とするものである。

このような本発明の画像形成装置において、前記帯電手段は前記感光体の主走査方向幅全域に亘り当接し、前記感光体の表面を所定の電位に帯電させられるものでなければならない。そして、前記帯電電源は、前記感光体を所定の電位に帯電させる帯電バイアス電圧を前記帯電手段へ印加できるものでなければならない。これにより、前記感光体の表面を均一の電位で帯電することが可能となる。

前記現像手段は、前記感光体の主走査方向幅全域に亘り当接していなければならない。そして、前記現像電源は、現像に要する所定の現像バイアス電圧を前記現像手段へ印加できるものでなければならない。これにより、前記感光体の表面に形成された静電潜像に応じ、前記現像手段のトナーを前記感光体の表面に転移させ、トナー像を形成することができる。また、前記現像手段はトナー及びキャリアから成る二成分現像剤を使用するものでもよい。尚、前記現像手段については、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの４色以外にもコーポレートカラーなどの特色を加え、それぞれに前記現像電源を備える構成とすることもできる。

前記像担持体としては、タンデム方式のカラー画像形成装置において各色の感光体表面に形成される記録画像が多重転写される中間転写体ベルトを適用することができる。または、記録シートを静電吸着し搬送する搬送ベルトの対向位置に各色の感光体を配設し、記録シートの搬送と共に順次各色の記録画像が記録シートへ静電転写される搬送ベルトを適用することも可能である。

前記検出手段は、画質調整において、前記像担持体の表面に形成される画質調整用のトナー像を検出することができるものであればよく、発光素子と受光素子とを組み合わせ、前記トナー像を発光素子により照射した際に、受光素子へトナー像からの反射光またはトナー像を透過した透過光を入射できる位置に配置されているものであれば差し支えない。この時、前記発光素子により、イエロー、マゼンタ、シアン３色のトナー像が照射された場合には拡散反射光が、そして、ブラックのトナー像が照射された場合には正反射光が反射されるので、拡散反射光及び正反射光専用の計２つの発光素子を備え、各発光素子をそれぞれの反射光が入射し得る位置に配置するのがよい。また、拡散反射光を前記受光素子の受光面で受光する際には、この反射光を前記受光面へ結像させる、つまり焦点を合わせ映し出すため、前記像担持体と前記受光素子との間にレンズを配置し、結像光学系を構成することが好ましい。この結像光学系を構成することにより、焦点を合わせた状態でトナー像を前記受光面へ映し出すことができ、精度の高い検出が可能となる。更に、前記受光素子の前面には、当該受光素子の視野領域を制限するマスクを設けるとよい。これにより、前記像担持体の表面に形成されているトナー像が小さい場合であっても、当該トナー像からの反射光で光力が強い光のみを前記受光素子へ入射させることができる。

前記制御部は、前記帯電電源及び前記現像電源へ所定のタイミングで帯電バイアス印加信号及び現像バイアス印加信号をそれぞれ発信することができなければならない。これにより、前記像担持体の表面に前記帯状現像剤が形成された場合において、前記帯状現像剤を減少させることが可能となる。尚、前記帯状現像剤は、トナーにより前記像担持体の表面に形成されるトナーバンド、或いは、前記現像手段として、二成分現像剤が適用されている場合には、キャリアにトナーが混ざることにより前記像担持体の表面に形成されるキャリアバンドの両方が該当する。

画像形成装置において、前記帯電電源により前記帯電手段へ帯電バイアスが印加され、前記感光体の表面が帯電電位に達するまでの電位の立ち上がり特性は、前記帯電電源自体の特性と、画像形成装置内の温度や湿度とが影響される。そのため、温度や湿度等の環境が変化する前後において同じタイミングで前記制御部から前記帯電バイアス印加信号及び前記現像バイアス印加信号をそれぞれ発信した場合、トナーバンドやキャリアバンドが発生することがある。

トナーバンドやキャリアバンド(以下、単に「バンド」という)が発生した場合には、前記検出手段によりバンドを検出するとよい。ここで、前記検出手段は、画質調整用のトナー像を検出できる構成となっているため、各色について発生し得るバンドを検出することができる。従って、バンドを検出するために専用の検出手段を新たに備える必要がなく、前記制御部において前記検出手段で検出されたバンドの検出信号から当該バンドの幅を算出可能な構成とすることにより、前記検出手段を増やすことなく画質調整用のトナー像及びバンドを検出することが可能となる。

画像形成装置においては、前記帯電電源が有する特性の他、前記現像電源が有する特性がある。また、生産過程における生産能力のバラツキにより、画像形成装置はそれぞれ固有の特性を有する。ここで、バンドの発生が画像形成装置固有の特性が原因となっている場合には、工場出荷時や画像形成装置の調整直後等に予めバンドを前記検出手段により検出し、その検出信号から算出されたバンドの幅を記憶させる記憶部を前記制御部に備えるとよい。これにより、画像形成装置固有の特性が起因となっているバンドについては、前記記憶部にバンドの幅を記憶させることにより、画像形成装置固有の特性を無視することができ、所定の条件下のみにおいてバンド検出を行い、必要に応じ前記帯電バイアス印加信号或いは前記現像バイアス印加信号の発信時期を調整する構成とすることが可能となる。ここでの所定の条件下とは、画像形成装置内の環境変化が確認された場合や、帯電バイアスと、現像バイアスとの少なくても何れか一方のバイアスを変化或いは変更させた結果、帯電電位及び現像電位の立ち上がり特性の変化が見込まれる場合に該当し、これは画質調整を行う条件と重なる場合があり、バンド検出のためだけに画像形成動作を中断させることを減らすことができる。

また、バンドの補正が必要な場合においては、予めトナーバンドが発生し得るようなタイミングで帯電バイアス或いは現像バイアスを印加させて画像形成プロセスを実行するのがよい。これにより、トナーバンドを予め設定した幅で発生させるようにすることでキャリアバンドの発生を抑えることが可能となり、予め設定した幅のトナーバンド幅のずれを検出及び算出することができる。尚、予めトナーバンドを発生させるのは、仮にキャリアバンドを発生させた場合には、前記現像手段のキャリアが不足したり、通常であればトナーが現像、転写されるべきところにキャリアが含まれることで前記感光体や前記像担持体を傷付ける恐れがあるからである。

以上のように構成される本発明の画像形成装置によれば、所定の条件下において発生したトナーバンドやキャリアバンドを防止することが可能となる。

以下添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。本構成図は、接触帯電器で感光体表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像するゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について備えたタンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置のＩＯＴ（イメージアウトプットターミナル：画像出力部）の概要が示されている。尚、図中では画像形成装置の画像読取部や画像処理部などは省略している。

この画像形成装置のＩＯＴは、図中矢印Ａの方向にて回転する４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、この各感光体の表面を帯電する接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、帯電された各感光体表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、各感光体上に静電潜像を形成するＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、各感光体上の静電潜像を各色現像剤で現像して感光体上にトナー像を形成する現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、感光体上の各色トナー像を中間転写体ベルト６に転写する一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、中間転写体ベルト６上のトナー像を用紙Ｐに転写する二次転写器７と、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器９と、用紙Ｐを収納する用紙トレイＴと、各感光体の表面をクリーニングするクリーナ(図示せず)と、各感光体表面の残留電荷を除去する除電器(図示せず)と、中間転写体ベルト６表面に転写された画質調整用のトナー像を検出するフォトセンサ１０と、中間転写体ベルト６表面をクリーニングするベルトクリーナ８とから構成されている。

本構成図に示されている画像形成装置における画像形成動作としては、先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号は画像処理部（図示せず）に入力される。この入力画像信号は、各色の画像情報に分解された後、ＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力され、レーザ光線Ｌが変調される。そして、この変調されたレーザ光線Ｌは、接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより一様帯電された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に照射される。この各感光体表面にレーザ光線Ｌがラスタ照射されると、各感光体上にはそれぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。続いて、各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。各感光体上に形成されたトナー像は、各一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより中間転写体ベルト６に転写される。この中間転写体ベルト６へトナー像の転写が終了した各感光体は、クリーナにより表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、除電器により残留電荷が除去される。

次に、中間転写体ベルト６上のトナー像は、二次転写器７により、用紙トレイＴから送られてくる用紙Ｐ上に転写された後、定着器９により用紙Ｐ上に転写されたトナー像が定着され所望の画像が得られる。用紙Ｐ上へのトナー像の転写が終了した中間転写体ベルトは６、ベルトクリーナ８により表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。

カラー画像形成装置内の温度・湿度などの環境変化や接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ及び各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋへのバイアスを変化或いは変更させた場合においては、トナーバンドやキャリアバンドが発生する。この場合には、これらバンドをフォトセンサ１０により検出するものとなっている。そして、バンドを検出した際の出力信号から算出されたバンドの幅に応じ、制御部(図示せず)が接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ及び各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋへバイアスを印加するタイミングの補正を行っている。

図２は、図１に示されているカラー画像形成装置における、バンドの補正の流れを示しているブロック図である。記録画像を形成する場合おいては、まず、感光体１を接触帯電器２で帯電し、画像情報に応じてＲＯＳ３で感光体１を露光することで感光体１の表面に静電潜像が形成される。次に、現像器４により現像した後、中間転写体ベルト６の表面に記録画像が転写される。本発明を最適に実施するためには、バンドの補正が必要な場合において、予めトナーバンドが副走査方向に数ｍｍの幅で発生するようなタイミングでバイアスを印加させて画像形成プロセスを実行するとよい。これは、キャリアバンドを発生させた場合、現像器４中のキャリアが不足したり、通常トナーが現像、転写されるべきところにキャリアが含まれることで感光体１や中間転写体ベルト６等を傷付けるからである。即ち、トナーバンドを予め設定した幅で発生させるようにすることでキャリアバンドの発生が抑えられ、予め設定した幅のトナーバンド幅のずれを検出及び算出することが可能となる。このようにして、トナーバンドが発生した場合には、トナーバンドはフォトセンサ１０により読み込まれる。

制御部１１は、フォトセンサ１０から出力される信号より、トナーバンド及びキャリアバンドの幅を算出する。そして、帯電電源１３及び現像電源１４が有する電位の立ち上がり特性や、カラー画像形成装置の生産過程における生産能力のバラツキなどが原因でこれらバンドが発生している場合には、記憶部１２にバンドの幅を記憶させる。更に、制御部１１は、バンドの幅に応じ、帯電電源１３及び現像電源１４へバイアスを印加するタイミングの補正を行う。

本発明が適用されているカラー画像形成装置におけるフォトセンサ１０の概略構成図を示しているのが図３である。このフォトセンサ１０は、照明手段と、受光光学系と、受光素子とから構成されている。この照明手段は、２つのＬＥＤ１０ａ、１０ｂから成る。そして、受光光学系は、レンズ１０ｃと、マスク１０ｅとから構成されている。本図において、左右方向が主走査方向である。

フォトセンサ１０でバンドを検知するためには、バンドを照明手段により照射し、バンドから反射される反射光を検知する必要がある。バンドはシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの何れの色についても発生し、しかも、シアン、イエロー、マゼンタのマーク像からの反射光と、ブラックのマーク像からの反射光とは、反射光の種類が異なる。そのため、これら２種類の反射光をひとつの受光素子(フォトダイオード１０ｄ)で検知するには、この受光素子へそれぞれの反射光が入射し得る位置からバンドを照射しなければならず、照射するバンドに応じ、２つの照明手段を使い分けている。ちなみに、シアン、イエロー、マゼンタのバンドは、拡散反射するため、ＬＥＤ１０ｂにより照射し、ブラックのバンドは、正反射するため、中間転写体６の垂線に対し、左右対称となる位置関係に配置されているＬＥＤ１０ａにより照射されるものとなっている。

受光光学系のレンズ１０ｃは、２種類の反射光のうち、拡散反射光については、フォトダイオード１０ｄの受光面上に、反射光を結像させられるような配置となっている。しかし、反射光をフォトダイオード１０ｄへ入射させる際には、その受光面上に反射光を結像させるか結像させないかに限らず、バンドの検出に不要な反射光も入射してしまう。そのため、この不要な反射光を遮り、それぞれの検出に有効な反射光の成分だけをフォトダイオード１０ｄ受光面上へ導く必要がある。そこで、フォトダイオード１０ｄの直前には、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域を規制するマスク１０ｅが設けられている。そして、このマスク１０ｅは、迷光防止のため、黒色としている。この受光光学系を構成するレンズ１０ｃとマスク１０ｅにより、何れの反射光を入射させる場合であっても、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域をほぼ等しくすることが可能となっている。

トナーバンド或いはキャリアバンドからの反射光がフォトダイオード１０ｄの受光面上に投影されると、フォトダイオード１０ｄはこれらバンドの濃淡に応じた電流を出力する。図４に示されているように、フォトダイオード１０ｄから出力された電流は、制御部１１に備えられているＡＭＰ２０で電流電圧変換／増幅された後、センサ出力信号として比較器２１、更にはカウンタ２２に供給される。

比較器２１は、センサ出力信号の出力値が予め設定されている閾値を超えている間だけ、カウンタ２２へ信号を出力するものとなっている。そして、カウンタ２２では、比較器２１から信号が出力された時間が計測される。更に、このカウンタ２２で計測された時間からトナーバンド或いはキャリアバンドの副走査方向幅が算出される。尚、比較器２１において設定する閾値については、適宜設定することができる。

トナーバンドをフォトセンサにより検出した結果に基づき現像バイアスを印加するタイミングを補正しているのを示しているのが図５である。分図(ａ)は、中間転写体ベルト６上に形成されたトナーバンドＢとフォトセンサ１０の中間転写体ベルト６上における視野領域Ｒとの位置関係を時経過に沿って示しているものであり、下方のグラフはフォトセンサ１０の視野領域Ｒの位置に応じたセンサ出力信号の波形を示すものである。そして、センサ出力信号の波形において閾値Ｓを越えている時間Ｔが示されている。分図(ｂ)は、制御部１１において時間ＴからトナーバンドＢの幅を算出し、その結果に基づき現像バイアスを印加するタイミングの補正前後における現像電位Ｄ₁、Ｄ₂と、帯電電位Ｅとが示されている。

中間転写体ベルト６上に一次転写されたトナーバンドＢは、かかる中間転写体ベルト６の回転に伴ってフォトセンサ１０の前面を通過し、フォトセンサ１０の視野領域Ｒを横切ることになる。トナーバンドＢが中間転写体ベルト６と共に移動し、フォトセンサ１０の視野領域Ｒが分図(ａ)に示される中間転写体ベルト６上のＸ点に差し掛かると、かかる視野領域Ｒ内にトナーバンドＢが進入してくることになるので、センサ出力信号が変化を開始する。更にトナーバンドＢが移動すると、視野領域Ｒに含まれるトナーバンドＢの面積、すなわち視野領域ＲとトナーバンドＢとの重複面積が拡大するので、センサ出力信号は徐々に上昇し、視野領域ＲがトナーバンドＢによって略覆われるＹ点においてセンサ出力信号は最大となる。

更に、トナーバンドＢがＹ点を過ぎると、今度は視野領域Ｒに含まれるトナーバンドＢの面積、すなわち視野領域ＲとトナーバンドＢとの重複面積が減少していくので、センサ出力信号は徐々に下降し、トナーバンドＢがフォトセンサ１０の視野領域Ｒから完全に脱した時点でセンサ出力信号は最小となる（Ｚ点）。

分図(ａ)に示されているように、トナーバンドＢがフォトセンサ１０の視野領域Ｒを通過する際に（Ｘ点からＹ点の間）、かかる視野領域ＲとトナーバンドＢとの重複面積が中間転写体ベルト６の進行に伴って連続的に変化しており、同じ強度のセンサ出力信号が継続してフォトセンサ１０から出力されることがないように構成されている。すなわち、フォトセンサ１０の視野領域Ｒを円形状に形成しているため、トナーバンドＢの幅ｗの中心位置(重心位置)がフォトセンサ１０の視野領域Ｒの中心位置に合致した時にセンサ出力信号は瞬間的に最大値が発生することになる。この時、閾値Ｓを超える時間Ｔを計測することにより、トナーバンドＢの幅ｗを算出することが可能となる。

そして、トナーバンドＢの出力信号が閾値Ｓを超える時間Ｔから算出されたトナーバンドＢの幅ｗより、現像バイアスを印加するタイミングが補正される。ここでいうタイミングとは、現像バイアスと帯電バイアスとの電位差がトナーバンドＢを発生し得る一定範囲を超えないように現像バイアスを印加する時期のことである。また、視野領域Ｒの直径ｄは小さい方が信号レベルは大きくなり、出力信号の裾広がりを少なくすることができることから、補正したいタイミングと時間Ｔとの関係を精度よく求めることができる。

分図(ｂ)に示されているように、帯電電位Ｅに対し、現像電位Ｄ₁は早く立ち上がっているため、現像バイアスを印加するタイミングを補正する前においては、現像電位Ｄ₁と、帯電電位Ｅとの電位差が一定範囲を超えていたため、トナーバンド(図示せず)が中間転写体ベルト６上に発生していた。ここで、トナーバンドＢの幅ｗに相当する時間だけ現像電位Ｄ₁を現像電位Ｄ₂まで図中矢印方向にシフトさせる(遅らせる)ことにより、現像電位Ｄ₂と、帯電電位Ｅとの電位差はトナーバンドＢが発生しない範囲に止まり、トナーバンドＢの発生を防止することが可能となる。また、分図(ｂ)の例では、現像バイアスを印加するタイミングを補正しているが、帯電バイアスを印加するタイミングを図中矢印とは逆方向へシフトさせて(早めて)、現像電位Ｄ₁と、帯電電位Ｅとの電位差をトナーバンドＢが発生しない範囲に止め、トナーバンドＢの発生を防止することもできる。更に、現像バイアス或いは帯電バイアスを印加するタイミングを補正する他にプロセススピード、つまり、感光体の回動速度を調整することにより、現像電位Ｄ₁と、帯電電位Ｅとの電位差をトナーバンドＢが発生しない範囲に止め、トナーバンドＢの発生を防止することも可能である。

尚、キャリアバンドについてもフォトセンサ１０で検出されたキャリアバンドの出力信号からキャリアバンドの幅を算出し、その幅に基づき現像バイアス或いは帯電バイアスを印加するタイミングを早める或いは遅らせることにより、同様にしてキャリアバンドの発生を防止することが可能である。更に、フォトセンサ１０によるトナーバンド或いはキャリアバンドの検出は、画質調整時や予め設定された所定の時期に行えばよく、適宜検出時期を設定することができる。

一般的に、生産過程における生産能力のバラツキ等により、画像形成装置はそれぞれ固有の特性を有する。ここで、画像形成装置固有の特性が原因となってトナーバンド或いはキャリアバンドが発生している場合には、工場出荷時や画像形成装置の調整直後に予めフォトセンサで検出されたバンドの出力信号から算出されたバンドの幅を制御部に備えられている記憶部に記憶させるとよい。これにより、画像形成装置内の環境変化が確認された場合や画質調整のため帯電バイアス或いは現像バイアスを変化・変更させた場合等、バンドが発生し得る条件下だけにおいてバンドを検出する制御方法を適用することが可能となり、この時には、画像形成装置固有の特性を無視してもよい。

更に、工場出荷時や画像形成装置の調整直後において、予めトナーバンド或いはキャリアバンドが発生するように帯電バイアス或いは現像バイアスを印加させ、フォトセンサにより検出されたバンドの出力信号から算出されたバンドの幅を制御部に備えられている記憶部に記憶させてもよい。この場合においても、画像形成装置固有の特性を無視することが可能となる。

予めトナーバンドを発生させる場合の動作について図６のフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１で帯電バイアスを印加させるタイミングをｔ₀遅らせる。この時、帯電バイアスを印加させるタイミングは、現像電位と、帯電電位との電位差が一定範囲を超えるものとなっているため、中間転写体ベルト６上にトナーバンドが発生する(ステップＳ２)。そして、このトナーバンドをフォトセンサ１０で検出した際の出力信号からトナーバンドの幅を算出し、この幅に対応した時間ｔ_bを測定する(ステップＳ３)。ここで、帯電バイアスを印加させる最適なタイミングは、帯電バイアスを印加させるタイミングを遅らせた時間ｔ₀をトナーバンドの幅に対応した時間ｔ_bだけ早めたものとなるため、帯電バイアスを印加させるタイミングは、(ｔ₀−ｔ_b)に設定される(ステップＳ４)。これにより、トナーバンドの幅に応じて帯電バイアスを印加させるタイミングを設定することができる。また、予めトナーバンドを発生させる時期については、温度や湿度等の環境変化があった時、画質調整時や予め設定された所定の時期に行えばよく、適宜発生させる時期を設定することができる。

本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。カラー画像形成装置におけるバンドの補正の流れを示している図である。本発明が適用されているカラー画像形成装置におけるフォトセンサの概略構成図を示している図である。フォトダイオードからの出力信号が制御部で処理される流れを示すブロック図である。トナーバンドをフォトセンサにより検出した結果に基づき現像バイアスを印加するタイミングを補正しているのを示している図である。予めトナーバンドを発生させる場合の動作をフローチャートに示している図である。トナーバンド及びキャリアバンドが発生する際の帯電バイアス及び現像バイアスが印加されるタイミングを示している図である。

符号の説明

Ｂ・・・トナーバンド、Ｒ・・・視野領域、ｗ・・・トナーバンド幅、ｄ・・・視野領域直径、Ｓ・・・閾値、Ｔ・・・(閾値を越えている)時間、Ｅ・・・帯電電位、Ｄ₁、Ｄ₂・・・現像電位、６・・・中間転写体ベルト

Claims

回動する感光体と、前記感光体の表面を均一に帯電させる帯電手段と、前記帯電手段へ帯電バイアスを印加させる帯電電源と、静電潜像に応じトナー像が前記感光体へ形成される現像手段と、前記現像手段へ現像バイアスを印加させる現像電源と、前記感光体からトナー像が転写される像担持体と、発光素子及び受光素子を有し、前記像担持体の表面に形成されるトナー像を光学的に読み込む検出手段と、前記帯電電源及び前記現像電源へ帯電バイアス印加信号及び現像バイアス印加信号をそれぞれ発信する制御部とから構成される画像形成装置において、
予め設定された所定の時期に、前記制御部は、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方の発信時期を変更することにより、像担持体表面の一部に帯電バイアスと現像バイアスとの電位差が大きくかかる箇所を設けて、前記像担持体の表面に主走査方向に平行な帯状現像剤を形成すると共に、前記検出手段は、前記帯状現像剤を検出し、その後、
前記制御部は、前記検出手段の検出信号から算出された前記帯状現像剤の副走査方向の幅に相当する時間に基づき、前記帯状現像剤が形成されないように、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方の発信時期を前記時間分だけシフトして補正することを特徴とする画像形成装置。
前記検出手段は、前記像担持体上の前記トナー像或いは帯状現像剤を結像させる結像光学系と、前記トナー像或いは帯状現像剤で反射し、前記結像光学系を経由してきた反射光を受光する受光素子とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記検出手段の前記受光素子前面に視野領域を制限するマスクを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御部は、予め検出された前記帯状現像剤の幅を記憶させる記憶部を有し、前記記憶部に記憶された検出結果に基づき前記帯電バイアス印加信号及び前記現像バイアス印加信号の少なくとも何れか一方の発信時期を補正することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
前記帯状現像剤は、予め前記帯状現像剤が発生するようなタイミングでバイアスを印加させて画像形成プロセスを実行し、前記帯状現像剤はトナーから成ることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の画像形成装置。