JP5031343B2 - 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、トナーを静電潜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成分現像剤は以下のように行なわれる。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（以下、現像ポテンシャルという）により静電力が生じる。この静電気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。一方、白地部においては感光体の非画像部表面電位（Ｖｄ電位）と現像バイアス電圧（Ｖｄｃ電位）との電位差（以下、かぶり取り電位、Ｖｂａｃｋ電位という）を適正に設定することによって、感光体上にトナーが付着しないようにし、トナーかぶりを抑制する。

二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」と呼ぶ）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。

また、近年フルカラー画像形成装置の高速化が要求され、タンデム画像形成方式が用いられている。これは例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色毎に感光体、帯電装置、露光装置、現像装置を備え、これらを直列に並置し各ユニット毎に画像形成を行うものである。このタンデム画像形成方式を用いることによって４色を同時に画像形成することが可能なため、画像出力の高速化を達成することができる。

一方、近年、上記クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が、特許文献１で提案されている。

現像同時クリーニングは、転写工程後の感光体上の転写残トナーを、次工程以降の現像工程時に現像装置に回収する。転写残トナーが付着した感光体を、引き続き帯電、露光して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像の現像工程時にかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）によって、感光体表面に残余した転写残トナーのうち、現像されるべきでない部分（非画像部）上に存在する転写残トナーが、現像装置に除去・回収される。

この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、又メンテナンス時に手を煩わせることも少なくすることができる。又、クリーナレスであることから、感光体表面がクリーナーによって研磨されにくくなるので感光体表層膜厚が一定に保たれ、感光体の寿命アップを達成することが出来る。又、クリーナレスであることから画像形成装置の小型化にも有利である。

上述のような現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置において、帯電装置として感光体に当接して感光体表面を帯電処理する接触帯電装置を用いる場合、以下の問題がある。感光体上の転写残トナーが感光体と接触帯電装置との接触ニップ部（帯電部）を通過する際に、転写残トナー中の、特に、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが接触帯電装置に付着することがある。これにより、接触帯電装置が許容以上にトナー汚染され、帯電不良の原因となる。

即ち、現像剤としてのトナーには、量的には少ないながら、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在している。又、帯電極性が正規極性のトナーであっても、転写バイアスや剥離放電などに影響されて帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものもある。

そのため、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性の反転トナー、帯電量が少ないものが混在しており、そのうちの反転トナーや帯電量が少ないトナーが感光体と接触帯電装置との接触ニップ部（帯電部）を通過する際に接触帯電装置に付着してしまう。

また、感光体上の転写残トナーを現像で除去・回収するには、帯電部を通過して現像部に運ばれる感光体上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、且つ、帯電量が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、感光体上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。

接触帯電装置へのトナーの付着を防止するために、以下の事が必要である。転写部から帯電部へ持ち運ばれる帯電極性が、正規極性、逆極性、帯電量が少ないものが混在している感光体上の転写残トナーを、正規極性へと帯電付与して極性を正規極性に揃え、その帯電量を均一化する必要がある。

そこで、従来、特許文献２、３のような技術がある。帯電補助手段として、感光体の移動方向において接触帯電装置より上流、且つ、転写手段より下流に位置し、転写残トナーを帯電するトナー帯電量制御手段がある。そして、このトナー帯電量制御手段より上流、且つ、転写手段より下流に位置し、感光体上の転写残トナーを均一化する転写残トナー均一化手段（残留トナー均一化手段）がある。これらを感光体表面に当接させ、かつこれらに一定の直流電圧を印加することによりこの問題を解決している。

つまり、転写後に感光体上に残留する残留トナーを残留トナー均一化手段で均一化し、その均一化された感光体上の転写残トナーをトナー帯電量制御手段で正規極性に帯電処理する。その後、接触帯電装置で感光体面上を帯電すると同時に、トナー帯電量制御手段で帯電処理した転写残トナーを、現像装置において現像同時クリーニングにて除去・回収するのに適正な帯電量に帯電処理し、現像装置で回収する。

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。

長期の画像形成装置の使用に伴いキャリア劣化が発生した場合、補給されたトナーに対し十分に帯電付与が行われない場合がある。その結果、反転極性を有するトナーが感光ドラム上にかぶってしまう、所謂反転トナーかぶりが発生してしまった。このような反転トナーは正規トナーと逆極性に帯電されているため、転写手段によって殆ど転写されずクリーニング手段によって回収される。

そこで、タンデム画像形成方式を用いた場合、以下の問題が生じる。被転写体の移動方向下流の画像形成ユニットでかぶりが発生した場合、上流側の画像形成ユニットで形成されたトナー像に、このかぶりが重なって転写してしまう。そして、被転写体上の画像が、色味変動が発生してしまうことがあった。

一方、上記クリーナレス方式を用いた場合、クリーナブレードを装着していないため、反転トナーかぶりが多量に発生すると、帯電部材や帯電補助部材を反転トナーで汚染してしまい、帯電不良による画像スジ等が発生してしまうことがあった。

そこで上記問題を解決するために、特許文献４では、クリーナレス方式を用いた画像形成装置において、帯電補助部材からのトナー吐き出しを定期的に行うことによって、帯電補助ブラシのトナー汚染を低減することが提案されている。

またかぶりトナー発生を検知する方法として、特許文献５では、感光体上に光学センサを配置し、光学センサによってかぶりトナーを検知することが提案されている。

また特許文献６では、磁気ブラシ帯電器のトナー付着量を電流量から検知し、帯電条件を補正することが提案されている。
特開２００４−１１７９６０号公報 特開２００１−２１５７９８号公報 特開２００１−２１５７９９号公報 特開２００３−３１６２０２号公報 特開平９−２８１７８３号公報 特開平９−３０５００９号公報

しかしながら、特許文献４では、帯電補助部材の汚染の原因となる反転トナーかぶりを抑制しているわけではないため、効果は不十分であった。

また、特許文献５では、多量のトナーかぶりが発生した場合でないと検知精度が乏しく、微小なかぶりトナーを検知することは困難であった。更に光学センサを感光体上に配置するためのスペースが必要となり有用ではなかった。

また、特許文献６では、帯電補助部材の汚染の原因となる反転トナーかぶりを抑制しているわけではない。更に、磁気ブラシ帯電器のトナー付着量を検知するだけでは、トナーかぶりが発生しているのか転写残トナーが多数発生しているのかの区別が出来ないため有用ではなかった。

そこで本発明の目的は、像担持体上におけるかぶりの発生状況を的確に検知しつつ、かぶりを効果的に抑制す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為の画像形成装置は、以下のようなものである。

静電像が形成される像担持体と、
前記像担持体を帯電部において帯電する帯電手段と、
トナーとキャリアを含む現像剤を備え、前記像担持体に形成された静電像を現像部において現像する現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の移動方向における前記転写部よりも下流側であって前記帯電部よりも上流側の位置において前記像担持体に接触する帯電補助部材と、該帯電補助部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記像担持体上のトナーの電荷量を変更可能な帯電補助手段と、
非画像形成時において、前記帯電補助部材に電圧を印加した際に前記帯電補助部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記現像手段内における前記現像剤中のトナー濃度に関する情報を検知するトナー濃度検知手段と、
前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤中のトナー濃度に関する情報が所定の目標値に近づくように前記現像手段へのトナー補給制御を行うトナー補給制御手段と、
前記電流検知手段の検知動作における基準時間内での最大値と最小値との差の値に基づいて、前記差の値が基準値よりも大きい時、前記トナー濃度を減少させる方向に前記目標値を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

また、上記目的を達成する為の別の画像形成装置は、以下のようなものである。

静電像が形成される像担持体と、
前記像担持体を帯電部において帯電する帯電手段と、
トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体に電圧を印加することで、前記像担持体に形成された静電像を現像部において現像する現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、
前記像担持体の移動方向における前記転写部よりも下流側であって前記帯電部よりも上流側の位置において前記像担持体に接触する帯電補助部材と、該帯電補助部材に電圧を印加する電圧印加手段と、備え、前記像担持体上のトナーの電荷量を変更可能な補助帯電手段と、
非画像形成時において、前記帯電補助部材に電圧を印加した際に前記帯電補助部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知動作における基準時間内での最大値と最小値との差の値に基づいて、前記差の値が基準値よりも大きい時、前記帯電手段による前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の電位との電位差を小さくするように前記電位差を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、像担持体上におけるかぶりの発生状況を的確に検知しつつ、かぶりを効果的に抑制することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
先ず、本実施例の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は本実施例の画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、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である。画像形成装置１００は、原稿読み取り装置又は本体に対し通信可能に接続されたホスト機器からの画像信号に応じて、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。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は、中間転写ベルト１６上へ転写される。そして、中間転写ベルト１６上へ転写された画像は、記録材担持体８により搬送される記録材Ｐ上に転写される構成となっている。

尚、本実施例では、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、感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。すなわち、像担持体表面の移動方向は、この矢印方向である。

感光ドラム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、帯電補助手段としての帯電補助装置６が配置されている。感光ドラム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の感光ドラム２と対向して中間転写ベルト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、回転する感光ドラム２の表面が帯電部において帯電ローラ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光により露光される。これにより、感光ドラム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。本実施例では、レーザ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。

現像部において現像器４により、感光ドラム２上にトナー像を形成する。そしてそのトナー像を、転写部において、転写媒体である中間転写ベルト１６に一次転写する。一次転写後に感光ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、補助帯電装置６を通過した後、再び現像器４内へ回収可能となっている。

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が供給ローラ１４、搬送材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、搬送材８上に担持されている記録材Ｐ上に一括で二次転写する。

次いで、記録材Ｐは搬送材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。

以上のような、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段等の制御は。制御手段８０が行なう。

次に、図２を参照して画像形成部１における動作を詳細に説明する。

本実施例において、感光ドラム２は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

感光ドラム２表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置（接触帯電器）３を有する。本実施例において、接触帯電装置３は、帯電ローラ（ローラ帯電器）であり、感光ドラム２との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。帯電ローラ２には、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム２表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム２表面は帯電ローラ３に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

本実施例においては、現像装置４はトナーとキヤリアからなる二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラム２に接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。現像装置４は、現像容器３０、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ１１を備えている。

現像スリーブ１１は、感光ドラム２との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持して感光ドラム２に近接対向配設される。現像スリーブ１１には、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ１１に対する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。そして、回転する現像スリーブ１１の面に薄層としてコーティングされ、現像部に搬送された現像剤中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム２の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。

次に、図３、図４を参照して現像器４及びトナー補給装置４９について詳細に説明する。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器及びトナー補給装置の構成は同一である。

図３に示すように、現像器４は、現像剤を収容する現像容器３０を有する。現像容器３０内には、現像剤として主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤が収容されている。初期状態の現像剤中のトナー濃度は、本実施例では７重量％である。但し、この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

現像容器３０は、感光ドラム２に対向した一部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ１１が回転可能に配置されている。現像スリーブ１１は非磁性材料で構成され、磁界発生手段としての固定のマグネット１２を内包する。本実施例では、マグネット１２は、外周に沿って複数の磁極を有する。そして、現像動作時には、現像スリーブ１１は、図中矢印方向に回転し、現像容器３０内の二成分現像剤を層状に保持して、感光ドラム２と対向する現像領域に担持搬送する。現像スリーブ１１上に担持された現像剤は、現像領域において穂立ちした磁気ブラシを形成する。そして、この磁気ブラシを感光ドラム２の表面に接触させるか近接させ、感光ドラム２の表面に形成されている静電像に応じて二成分現像剤中のトナーを感光ドラム２側に供給し、現像を行なう。

通常、少なくとも現像動作時には、現像スリーブ１１に所定の現像バイアスが印加され、感光ドラム２と現像スリーブ１１との間に形成される電界の作用により、トナーを感光ドラム２へと転移させる。又、現像スリーブ１１上に担持する現像剤量を規制するために、現像領域より現像スリーブ１１の回転方向上流側において、マグネット１２と協働して磁界の作用によって現像剤層厚を規制する現像剤量規制手段１８が設けられている。

感光ドラム２上の静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ１１の回転に従って搬送され、現像容器３０の、後述する現像室（第１現像剤収容室）２１に回収される。

図４に示すように、現像容器には、隔壁２５により現像室（第１現像剤収容室）に２１（現像スリーブ１１に近い側）と攪拌室（第２現像剤収容室）２２（現像スリーブ１１から遠い側）に略二分されている。現像室２１、攪拌室２２は、本実施例では現像スリーブ１１の軸方向に沿って延在する。隔壁２５は、現像容器２の内部の長手方向両端部側壁２６、２７までは達しておらず、これにより現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤の通過を許す第１連通部２３と第２連通部２４とが形成されている。

そして、現像室２１、攪拌室２２には、現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤を循環させる循環手段が設けられている。この循環手段は、現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向に沿って、それぞれ現像剤の搬送及び攪拌を行う搬送部材として第１スクリュー１３、第２スクリュー１４を有する。これら第１、第２スクリュー１３、１４により、現像剤は、現像容器２内を循環しつつ混合及び攪拌される。本実施例の現像器４における現像剤循環の方向は、現像室２１で図２の紙面奥側から手前側に向かう方向、攪拌室２２で図２の紙面手前側から奥側に向かう方向である（図４中矢印Ｄ方向）。

本実施例の現像器４では、画像形成装置本体に設けられた駆動モータとされる駆動源７０からの駆動力が、駆動伝達手段としての回転軸７１を介して現像スリーブ１１に伝達される。又、この駆動力は、駆動伝達手段としてのギア系７２ａ、７２ｂ、７２ｃを介して第１、第２スクリュー１３、１４に伝達される。

本実施例では、第１スクリュー１３及び第２スクリュー１４は、それぞれ現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向と略平行に設けられた回転軸１３ａ、１４ａと、その周りに設けられたスパイラル形状の搬送部（翼部，スパイラル部材）１３ｂ、１４ｂとを有する。本実施例では、第１、第２スクリュー１３、１４は共に、回転軸１３ａ、１４ａの軸径が６ｍｍであり、直径が１６ｍｍのスパイラル形状の搬送部１３ｂ、１４ｂを１５ｍｍ間隔で軸周面上に配設して成る。

第１、第２スクリュー１３、１４の夫々の現像剤搬送方向下流端部には、これらと同軸的に、且つ、現像剤の搬送方向がそれぞれに対して逆方向（図中矢印ｒ１、ｒ２）となるように設けられたスクリューから成る返し部材１５、１６が設けられる。即ち、回転軸１３ａ、１４ａの軸周面上にスパイラル形状の搬送部（翼部）を配設して成る第１、第２返し部材１５、１６を設けている。これにより、第１、第２スクリュー１３、１４の現像剤搬送方向下流端部において、現像剤搬送方向（図３中矢印Ｄ方向）とは逆方向に現像剤を押し戻し、第１、第２連通部２３、２４における現像剤の受け渡しを円滑にしている。

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３０内の現像剤のトナー濃度が徐々に減少する。従って、図３に示したトナー補給装置４９によって現像容器３０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）５０を有する。トナー容器５０の図中左端には、トナー補給口５１ｂが設けられている。又、トナー容器５０には、トナー補給口５１ｂ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５１ａが設けられている。

一方、画像形成動作が繰返されると現像容器２内のトナーが消費され現像剤のトナー濃度が低下する。よって、トナー濃度を目標値に近づくようにするべく適宜トナーを補給し、トナー濃度を所望の範囲内に制御する必要がある。トナー補給制御を行うトナー補給制御手段は、トナー補給装置４９と、制御手段８０とを備えるものである。

本発明では、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数に基づいてトナー供給スクリュー５１ａの回転時間を制御する第一のトナー補給制御手段（ビデオカウント方式）を有する。また、感光ドラム上に形成した検知用静電像を現像して形成した検知用トナー像を中間転写体に転写した後、この検知用トナー像の濃度を濃度検知手段（光学式センサ１７）で検知した結果で補給制御を行う第二のトナー補給制御手段（パッチ検知方式）も有する。第二のトナー補給制御手段は、光学式センサの検知結果と予め記憶された初期基準信号とを比較し、その結果に基づいて第一のトナー供給制御手段により決定されたトナー補給スクリュー５１ａの駆動時間を補正する。つまり、第一のトナー供給制御手段と第二のトナー供給制御手段は併用されている。

この場合、ビデオカウント数及び光学式センサの検知結果が、現像剤のトナー濃度に関する情報となっている。そして、これら現像剤のトナー濃度に関する情報を検知するものが、トナー濃度検知手段となる。

斯かる併用方式では、主としてビデオカウント方式によってトナー濃度が制御される。ビデオカウント方式では、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算される。これにより、原稿１枚当たりのビデオカウント数が求まる（例えばＡ４サイズ、１枚最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０６）。

このビデオカウント数は予想されるトナー消費量に対応しており、ビデオカウント数とトナー補給スクリュー５１ａの回転時間との対応関係を示す換算テーブルから適切なトナー補給スクリュー５１ａの回転時間が決定され、それに従ってトナーの補給が行われる。

尚、本実施例においては、トナー補給スクリュー５１ａの回転時間は、予め定められた所定単位時間の整数倍の中からのみ選択される方式を用いている（単位ブロック補給）。

つまり、本実施例の場合、１単位ブロック当りのトナー補給スクリュー５１ａの回転時間は０．４ｓｅｃに設定されており、一画像当りでのトナー補給スクリュー５１ａの回転時間は０．４ｓｅｃ、若しくは、この整数倍に限定される。図５に具体的なトナー供給の様子を示す。

例えば、上記のビデオカウント数から換算テーブルを通して求められたトナー補給スクリュー５１ａの回転時間が０．５２ｓｅｃだった場合、次の画像形成動作において一画像当りに供給される単位ブロック補給数は１個となる。よって、トナー供給スクリュー８の回転時間は０．４ｓｅｃとなり、残りの０．１２ｓｅｃ分のトナー供給は、余り分として保存される。そして保存された余り分は、次回以降のビデオカウント数から求められるトナー補給スクリュー５１ａの回転時間に加算される。以上の処理のフローを図６に示す。

このように、トナー補給スクリュー５１ａの回転時間を所定単位時間の整数倍のみに限定することの利点としては、１回１回のトナー補給量が安定することが挙げられる。

ビデオカウント数から求められるトナー補給スクリュー５１ａの回転時間にそのまま従ってトナー補給を行うと、ビデオカウント数が小さい場合、その回転時間は非常に短くなる。回転時間が短いと、トナー補給スクリュー５１ａを駆動する駆動モータの立ち上がり時間、及び立下り時間の影響が大きくなり、トナー補給量が安定しないという問題がある。

そこで、本実施例のように常に一定の回転時間とすることで、トナー補給量が安定する。

ビデオカウント方式では予想されるトナー消費量と実際のトナー消費量の間にずれがあると、次第に現像剤濃度が適正範囲から外れていってしまうため、所定の間隔でパッチ検知方式を用いたトナー補給量の補正（以下「パッチ検知モード」という。）を行う必要がある。本実施例ではその間隔を小サイズ原稿（例えばＡ４縦）３０枚毎に設定した。

画像形成枚数が３０枚に達し、パッチ検知モードの動作タイミングになると、感光ドラム上に一定面積を有する基準トナー像の静電潜像を形成する。そしてこの潜像を、所定の現像コントラスト電圧によって現像し、この基準トナー像を中間転写体１６上に転写する。そして、この基準トナー像の濃度を中間転写体１６に対向した光学的濃度検知手段である光学式センサ１７で検知する。この濃度信号Ｖｓｉｇと予めメモリに記録されている基準信号Ｖｒｅｆと比較し、
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＜０
の場合はパッチ画像の濃度が低い、即ち、現像剤濃度が低いと判断する。そして、ＶｒｅｆとＶｓｉｇの差分から必要なトナー補給量とそれに対応するトナー供給スクリューの回転時間が決定され、この回転時間はビデオカウント方式により決定される回転時間に上乗せされる形で補正が行われる。逆に、
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≧０
の場合はパッチ画像の濃度が高い、即ち、現像剤濃度が高いと判断される。そして、ＶｒｅｆとＶｓｉｇの差分から不要なトナー量とそれに対応するトナー補給スクリュー５１ａの停止時間が決定され、この時間はビデオカウント方式により決定される回転時間から引かれる形で補正が行われる。

このような制御を行うことにより、トナー濃度のずれを修正することが可能となる。ビデオカウント方式とパッチ検知方式を併用した場合の処理のフローを図７に示す。

また、パッチ検知モードの検知結果からトナー供給スクリュー８の回転時間を増やす場合、即ち、単位ブロック補給数を追加する場合は、図８に示すように画像１枚当たり１ブロックのみ追加するようにしている。

つまり、パッチ検知モードの検知結果から単位ブロック補給数を１０ブロック追加する場合、これを一度に追加するのではなく、画像１枚当たり１ブロックずつ追加していき、画像１０枚以上かけて追加補正が完了するようにする。このような制御を行うことにより、現像装置内のトナー濃度が急激に上昇してかぶりや飛散が発生することを抑制することができる。

本実施例において、転写手段として中間転写ベルト１６を有する。本実施例においては、一次転写装置５は転写ローラである。一次転写ローラ５は、感光ドラム２に所定の押圧力をもって圧接されている。一次転写ローラ５には電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶが印加される。これにより、中間転写ベルト１６の表面に感光ドラム２の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

次に、図２を用いて本実施例におけるクリーナレスシステムの詳細な説明をする。

本実施例においては、クリーナレスシステムを採用しており、中間転写ベルト１６に対するトナー画像転写後の感光ドラム２の表面に若干量残留する転写残トナー（残留トナー）を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。転写後の感光ドラム２面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム２の回転に伴い帯電部、露光部を通って現像部に搬送されて、現像装置４により現像同時クリーニングにて除去・回収される（クリーナレスシステム）。本実施例において、現像装置４の現像スリーブ１１は、上述のように現像部において感光ドラム２の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ１１の回転は、感光ドラム２上の転写残トナーの回収に有利である。感光ドラム２上の転写残トナーは露光部を通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。但し、上述したように、転写残トナーには正規極性のもの、逆極性のもの、帯電量が少ないものが混在している。そして、その内の逆極性トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部を通過する際に帯電ローラ３に付着すると、帯電ローラ３が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。又、感光ドラム２上の転写残トナーを、現像装置４により現像動作と同時に効果的に除去・回収するためには転写残トナーの帯電量が重要な因子となってくる。即ち、現像部に持ち運ばれる感光ドラム２上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光ドラム２の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが好ましい。転写残トナーの帯電極性が反転している場合や帯電量が適切でない場合には、感光ドラム２上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となる。

そこで、帯電補助手段として、転写部よりも感光ドラム２の回転方向下流側の位置において、感光ドラム２上の転写残トナーを均一化するための、残留トナー均一化手段（残留現像剤像均一化手段）６ａを設ける。また、この残留トナー均一化手段６ａよりも感光ドラム２の回転方向下流側、且つ、帯電部よりも感光ドラム２の回転方向上流側の位置に、トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）６ｂを設ける。現像剤帯電量制御手段６ｂは、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるものである。一般的に、転写されずに感光ドラム２上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、残留トナー均一化手段６ａにより一度転写残トナーを除電し、次いでトナー帯電量制御手段６ｂで再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。つまり、残留トナー均一化手段６ａ及びトナー帯電量制御手段６ｂは、ドラム上のトナーの電荷量を変更可能に構成されている。これにより、帯電ローラ３への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も防止される。本実施例では、残留トナー均一化手段６ａ及びトナー帯電量制御手段６ｂは、補助帯電部材である導電性を持ったブラシ状部材を備え、ブラシ部を感光ドラム２の表面に接触させて配設されている。ブラシ状部材は、例えば、ブラシ長１〜１０ｍｍ、ブラシ密度１〜５０万本／ｉｎｃｈ^２ 、ブラシ径２〜１２デニール、ブラシ抵抗１０^−２〜１０^１２Ω・ｃｍのものが好ましい。帯電補助手段である残留トナー均一化手段６ａには、電圧印加手段である電源Ｓ４より正極性の直流電圧が印加されており、トナー帯電量制御手段６ｂには、電源Ｓ５より負極性の直流電圧が印加される。それぞれに印加される直流電圧の大きさは、装置内に設置した温湿度センサにより検知した温度及び相対湿度より計算される絶対水分量により、変化させている。例えば、温度２３℃、絶対水分量１０．５ｇ／ｍ^３の環境下においては、残留トナー均一化手段６ａには＋１００Ｖ、トナー帯電量制御手段６ｂには−９５０Ｖの直流電圧がそれぞれ印加される。転写部において、中間転写ベルト１６へのトナー画像の転写後に感光ドラム２上に残留する転写残トナーは、残留トナー均一化手段６ａと感光ドラム２との接触部に至り、残留トナー均一化手段６ａによりその電荷量が０μＣ／ｇ近傍で均一化される。更に、残留トナー均一化手段６ａで均一化された感光ドラム２の表面上の転写残トナーは、トナー帯電量制御手段６ｂと感光ドラム２との接触部に至り、トナー帯電量制御手段６ｂにより、その帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることにより、以下の効果が得られる。帯電ローラ３と感光ドラム２との接触部（帯電部）で転写残トナーの上から感光ドラム２の表面上を帯電する際に、転写残トナーの感光ドラム２への鏡映力が大きくできる。これにより、転写残トナーが帯電ローラ３へ付着するのを防止することができる。この為にトナー帯電量制御手段６ｂにより転写残トナーに与える帯電量は、現像時のトナー帯電量と比較すると約２倍以上であるのが好ましくし温度２３℃、絶対水分量１０．５ｇ／ｍ^３の環境下では凡そ−５０μＣ／ｇである。帯電補助装置６には図示しないレシプロ機構が搭載されていて、感光ドラム２の駆動とレシプロ機構の駆動が同一駆動となっている。このレシプロ機構によって帯電補助部材を主走査方向に揺動させ、感光ドラム上の転写残トナーや、後に説明する研磨粒子を効率よく残留トナー均一化手段６ａ及びトナー帯電量制御手段６ｂに捕集することが出来る。

次に、現像工程における転写残トナーの回収について説明する。現像装置４は上述のように、現像と同時に転写残トナーを回収、清掃する。感光ドラム２上の静電潜像の現像に使用されるトナー帯電量（平均値）は、温度２３℃、絶対水分量１０．５ｇ／ｍ^３の環境下においては凡そ−２５μＣ／ｇである。感光ドラム２上の転写残トナーが現像装置４に十分に回収されるためには、現像装置４に到達する転写残トナーの帯電量がおよそ１５〜３５μＣ／ｇの範囲であることが好ましい。しかし、上述のように、帯電ローラ３へのトナー付着を防止するためにトナー帯電量制御手段６ｂによって、−５０μＣ／ｇと負極性に大きく帯電された転写残トナーは、現像装置４において回収させるためには除電を行う必要がある。ここで、帯電ローラ３には感光ドラム２表面を帯電処理するために、交流電圧（周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶ）が印加されている。この時、帯電ローラ３が感光ドラム２表面を帯電処理すると同時に、感光ドラム２上の転写残トナーが交流除電される。斯かる交流電圧条件において、凡そ−５０μＣ／ｇであった転写残トナーの帯電量は、帯電部の通過後におよそ−３０μＣ／ｇとなる。これにより、現像工程において、感光ドラム２上のトナーが付着されるべきではない部分（非画像部）に付着した転写残トナーは、現像装置４に回収される。

かくして、以下が達成できる。（ｉ）感光ドラム２の回動に伴って転写部から帯電部へ搬送される転写残トナーの電荷量を、トナー帯電量制御手段６ｂで正規極性である負極性に揃えて帯電処理して転写残トナーの帯電ローラ３への付着を防止する。（ｉｉ）帯電ローラ３で感光ドラム２を所定の電位に帯電する。これと同時に、トナー帯電量制御手段６ｂで負極性の転写残トナーの帯電量を、現像装置４で感光ドラム２上の静電潜像を現像するのと同程度の帯電量に制御する。これにより、現像装置４での転写残トナーの回収が効率的に行われる。

上述のようなクリーナレスシステム、特に現像同時クリーニング方式によれば、従来一般に用いられているようなクリーニング装置を特別に設ける必要がない。よって、廃トナーを出さずに再利用することができ、メンテナンスの煩わしさ、装置の小型化に大きく貢献するばかりでなく、環境保全や資源の有効利用などの点で好ましい。

次に、図９に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。

ａ：前多回転工程
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。

ｂ：スタンバイ
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。

ｃ：前回転工程
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、前記１．の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、前記２．のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。

ｄ：プリントジョブ実行
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記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記の画像形成プロセスが繰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。

ｅ：紙間工程
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。

ｆ：後回転工程
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。

ｇ：スタンバイ
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。

上記において、ｄ：のプリントジョブ実行時が画像形成時であり、ａ：の前多回転工程時、ｃ：の前回転工程時、ｅ：の紙間工程時、ｆ：の後回転工程時が非画像形成時である。

非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、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、少なくとも感光ドラム２及び現像ローラ１１が回転している間は、帯電ローラ３及び現像ローラ１１に所定の電圧を印加することによって、感光ドラム２と現像ローラ１１の間に所定の電位差（Ｖｂａｃｋ電位）を設けることとしている。これは非画像形成時に感光ドラム及び現像ローラが回転することによってかぶり、キャリア付着が発生することを防止するためである。具体的に本実施例では、感光ドラム２の表面電位（Ｖｄ電位）を−５００Ｖ、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）を−３００Ｖとし、Ｖｂａｃｋ電位は２００Ｖとしている。

次に、本実施例における残留トナー均一化手段６ａでの電流量測定について説明する。

図２に示すように、本実施例における画像形成装置は、残留トナー均一化手段６ａの電流量を検知するための電流検知手段６ｃを備えている。電流量を検知するタイミングは、前述した非画像形成時である前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時にそれぞれ毎回行うこととしている。非画像形成時に電流量を検知している理由としては、非画像形成時はＶｂａｃｋ電位が感光ドラムの主走査方向及び副走査方向全域に渡って均一な状態になっているため、電流量を常に同一の電位条件で精度良く検知することができるためである。一方、通常画像形成時では、形成される画像パターンによって感光ドラムの主走査方向及び副走査方向の電位が不均一な状態になり、反転トナーかぶり発生の有無を精度よく検知することが困難である。

ここで図１０に、後回転工程時で実際に反転トナーかぶりが発生したときの、残留トナー均一化手段６ａの電流量変動推移を示した。図１０のように反転トナーかぶりが発生した場合、残留トナー均一化手段６ａへのトナー付着量に応じて電流量が減少していく。

そして、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時それぞれの、基準時間内における残留トナー均一化手段６ａの電流量を検知する。そして、各工程において検知した電流量の最大値と最小値の差が、基準回数（本実施例では５回）連続してある閾値（基準値）を上回った場合、画像形成ユニットで反転トナーかぶりが発生したと判断する。そして、前述したパッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を補正し、トナー濃度を下げることとした。

図１１、及び図１２のフローチャートを用いて、非画像形成領域の一例として紙間工程時における電流量検知及びパッチ基準信号Ｖｒｅｆ補正の工程を詳細に述べる。

まず紙間工程時のある所定の時間内（本実施例では０．４ｓｅｃ）における残留トナー均一化手段６ａの電流値を連続的に測定する。そして図１１のように、測定された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出する。そしてＦ（Ｈ−Ｌ）が、基準値０．５μＡ未満だった場合、反転トナーかぶりは発生していないと判断し、そのまま画像形成動作を継続する。一方、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、パッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を２０レベル（トナー濃度で０．５％相当）下げることとした（Ｖｒｅｆ−２０）。

本実施例では図１１のように、算出された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出している。しかし、もし電流値の絶対値のみで反転トナーかぶりの有無を検知しようとした場合、以下のような問題がある。例えば、画像形成装置の転写残トナーが大量に生じる場合、帯電補助部材の電流値が減少する原因が反転トナーかぶり以外の要因でも起こりうる。このため、電流値の絶対値のみで反転トナーかぶり発生の有無を検知することは非常に困難であった。そこで、電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出することによって、反転トナーかぶりが発生したときにおける電流値の減少分のみを正確に検知することが出来た。その結果反転トナーかぶり発生の有無を精度良く検知することが可能となった。

本実施例では、反転トナーかぶりが発生していると判断して基準信号Ｖｒｅｆの値を補正した場合、その後に１０枚画像形成が行われるまでは、電流量検知を行わないこととした。これはＶｒｅｆを補正した後、トナー補給によってトナー濃度が上昇するまでにタイムラグが生じるためである。

また本実施例では、反転トナーかぶりが発生していると判断した場合、パッチ基準信号Ｖｒｅｆの値を２０レベルずつ補正することとしている。しかし、パッチ基準信号Ｖｒｅｆの補正回数が多くなると、トナー濃度が減少することによってキャリア付着、がさつきが発生してしまう恐れがあった。そこで本実施例においてはパッチ基準信号Ｖｒｅｆを６回（トナー濃度で３％相当）補正した場合においても反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、画像形成ユニットの異常と判断し、表示手段９０に装置の異常を表示することとした。

上述のように反転トナーかぶりが検知された場合、基準信号Ｖｒｅｆの値を補正することによって現像器内のトナー濃度を減少させることができ、その結果キャリアの帯電量を上昇させることによって反転トナーかぶりを防止することができた。尚、上記では紙間工程時における電流量検知及び基準信号Ｖｒｅｆの補正について述べたが、前回転工程時及び後回転工程時においても紙間工程時と電流量検知及び基準信号Ｖｒｅｆの補正方法は同様である。つまり、非画像形成時において、所定の時間内（本実施例では ０．４ｓｅｃ）における電流量を検知する。そして、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、パッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を２０レベル下げる。

以上のように、非画像形成時において残留トナー均一化手段６ａの電流量を検知することによって反転トナーかぶり発生の有無を判断する。そして、反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、パッチ検知方式における基準信号値を補正することによってトナー濃度を適正化することとした。その結果キャリアの帯電量を上昇させることによって反転トナーかぶりを防止することが可能となり、色味変動や帯電不良起因の画像スジなどが発生しない安定した画像形成装置を提供することが出来た。

尚、本実施例においては、現像容器内のトナー濃度制御手段として、ビデオカウント方式とパッチ検制御方式を併用しているが、これに限定されたものではない。例えば図１７のように、現像器内の現像剤の光反射濃度の変化を測定する光検出器６０のようなトナー濃度検知手段を用いてもよい。あるいは、現像器内の現像剤の透磁率の変化を測定する透磁率検出器７０のようなトナー濃度検知手段を用いてもよい。このようなトナー濃度検知手段を用いて現像容器内の現像剤のトナー濃度を制御する。そして、帯電補助手段の電流量の検知結果によってかぶりが発生したと判断したときは、トナー濃度検知手段の基準信号値の補正を行う。これによりトナー濃度を適正化させる制御を行うことにおいても本発明が適用できる。

また、本実施例では、算出された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）が、５回連続してある基準値以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断している。しかしながら、５回連続としているのは検知精度を上げるためであるので、特にこの数字に限定されるものではない。

また、本実施例では、非画像形成域でかぶり検知動作を行っている。しかしながら、例えばコピージョブ中にコピー動作を一時中断し、特殊シーケンスとしてＶｂａｃｋ電位を感光ドラム全域に形成することによってキャリア付着検知動作を実行してもよい。あるいは、前回転工程、紙間工程、後回転工程の時間を定期的に通常時よりも長くすることによってＶｂａｃｋ領域を長く設定し、反転トナーかぶり検知動作を行っても良い。

また、本実施例では、画像形成装置の構成については図１に示すものに限定されず、例えば中間転写体を用いずに感光ドラムから直接に記録媒体へとトナー像が転写される直接転写方式のものにも適用できる。

また、本実施例で説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この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。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１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、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１においては、帯電補助手段の電流量を検知し、その検知結果から反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、パッチ検知方式またはトナー濃度検知方式の基準信号値を補正した。これによりトナー濃度を適正化し、反転トナーかぶりを抑制することとした。

これに対して本実施例では、帯電補助手段の電流量を検知し、その検知結果から反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、Ｖｂａｃｋ電位を補正することによって反転トナーかぶりを抑制することとした。以下に詳細を述べる。

本実施例では実施例１と同様に、非画像形成時における感光ドラム２の表面電位（Ｖｄ電位）を−５００Ｖ、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ電位）を−３００Ｖとし、Ｖｂａｃｋ電位は２００Ｖとしている。そしてまず、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時において、残留トナー均一化手段６ａの電流値を検知する。そして、各工程で検知した電流値の最大値と最小値の差が、５回連続してある閾値を上回った場合、画像形成ユニットで反転トナーかぶりが発生したと判断し、Ｖｂａｃｋ電位を補正することとした。

図１３のフローチャートを用いて説明すると、まず紙間工程時のある所定の時間内（本実施例では０．４ｓｅｃ）における帯電量制御手段６ｂの電流値を連続的に測定する。そして測定された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出する。そしてＦ（Ｈ−Ｌ）が０．５μＡ未満だった場合、反転トナーかぶりは発生していないと判断し、そのまま画像形成動作を継続する。一方、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、現像ローラに印加している印加電圧Ｖｄｃを１０Ｖ下げる。つまり現像電位Ｖｄｃを−３００Ｖから−３１０ＶにすることによってＶｂａｃｋ電位を２００Ｖから１９０Ｖへと小さくし、反転トナーかぶりを抑制することが可能となった。

このように反転トナーかぶりが検知された場合、Ｖｂａｃｋ電位を下げることによって反転トナーかぶりを防止することができた。尚、上記では紙間工程時における電流量検知及びＶｂａｃｋ電位の補正について述べたが、前回転工程時及び後回転工程時においても紙間工程時と電流量検知及びＶｂａｃｋの補正方法は同様である。つまり、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のある所定の時間内において電流値を検知し、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断する。そして、現像ローラに印加している印加電圧Ｖｄｃを１０Ｖ補正する。

また本実施例では、反転トナーかぶりの発生を検知した場合、Ｖｂａｃｋ電位を１０Ｖずつ補正している。しかし、Ｖｂａｃｋ電位の補正回数が多くなると、逆にＶｂａｃｋ電位が十分に取れなくなることで正規トナーかぶりを引き起こしてしまう恐れがある。このため、本実施例ではＶｂａｃｋ電位を７回（Ｖｂａｃｋ電位１３０Ｖ相当）補正した場合においても反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、画像形成ユニットの異常と判断し、装置の異常を表示する。

以上のように、非画像形成時において帯電補助手段の電流量を検知することによって反転トナーかぶり発生の有無を判断する。そして、反転トナーかぶりが発生していると判断した場合は、Ｖｂａｃｋ電位を補正することによって反転トナーかぶりを抑制することが可能となった。これにより、色味変動、または帯電不良起因の画像スジなどが発生しない安定した画像形成装置を提供することが出来た。

尚、本実施例においては、Ｖｂａｃｋ電位を補正する場合、現像バイアス電圧Ｖｄｃを変更しているが、感光ドラムの表面電位（Ｖｄ）を変更することによってＶｂａｃｋ電位を補正しても良い。つまり、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、帯電ローラに印加している印加電圧を１０Ｖ上げる。よって感光ドラム表面電位Ｖｄを−５００Ｖから−４９０ＶにすることによってＶｂａｃｋ電位を２００Ｖから１９０Ｖへと小さくし、Ｖｄｃを補正した場合と同様に反転トナーかぶりを抑制することが可能となる。

実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１、２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、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１、２では通常作像時におけるＶｂａｃｋ電位と、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時といった非画像形成時におけるＶｂａｃｋ電位を同一にしていた。そのため実施例１、２の方法で反転トナーかぶりの発生を検知し、反転トナーかぶりを抑制するための各種補正動作を行った場合においても、以下の問題があった。それは、かぶりを検知した直前に形成された画像については、既にかぶりが発生してしまっていて、その結果、画質低下が発生してしまっている事であった。

そこで本実施例では、通常画像形成時よりも、帯電補助手段の電流量を検知している非画像形成時のＶｂａｃｋ電位を大きくすることによって、非画像形成時において反転トナーかぶりを発生しやすい状態にすることとした。そして反転トナーかぶりが発生しやすい状態か否かを非画像形成領域を使って予め検知することで、通常画像形成時における反転トナーかぶりの発生を未然に防止することができるようになった。以下に詳細を述べる。

図１４に示したように、本実施例では、通常画像形成時のＶｂａｃｋ電位を２００Ｖとし、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時といった非画像領域におけるＶｂａｃｋ電位を、現像バイアスＶｄｃを変更することによって２３０Ｖとした。これによって通常画像形成時よりも非画像形成時の方が、反転トナーかぶりが発生しやすい状態になっている。そして、実施例１の図１２に示したフローチャートのように、非画像形成時のある所定の時間内（本実施例では０．４ｓｅｃ）における帯電量制御手段６ｂの電流値を測定する。そして測定された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出する。そしてＦ（Ｈ−Ｌ）が０．５μＡ未満だった場合、反転トナーかぶりは発生していないと判断し、そのまま画像形成動作を継続する。一方、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、パッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を２０レベル（トナー濃度で０．５％相当）下げることとした（Ｖｒｅｆ−２０）。

このように非画像形成時において、通常画像形成時よりもかぶりを発生しやすい状態を設定し、かぶりが発生しやすい状態か否かを予め検知することで、通常画像形成時における反転トナーかぶりの発生を未然に防止することができるようになった。

尚、本実施例においては、反転トナーかぶりが発生し易くなっていると判断した場合、パッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を補正している。しかしながら、実施例２のように、反転トナーかぶりが発生し易くなっていると判断した場合、Ｖｂａｃｋ電位を補正することによって反転トナーかぶりを抑制しても良いことは言うまでもない。

実施例４
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１から３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、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１から３では、クリーナレスシステムを用いた画像形成装置について述べた。そこで本実施例では、クリーニング部材を搭載している画像形成装置についても本発明が適用できることを述べる。

先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１５は本実施例の画像形成装置１０１の概略構成図である。画像形成装置１００は、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である。

感光ドラム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４３が配置されている。感光ドラム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の感光ドラム２と対向して中間転写ベルト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光により露光される。これにより、感光ドラム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。

現像器４により、感光ドラム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が供給ローラ１４、搬送材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、搬送材８上に担持されている記録材Ｐ上に一括で二次転写する。

次いで、記録材Ｐは搬送材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。

次に、図１６を参照して画像形成部１における動作を詳細に説明する。

本実施例においては、クリーニング装置４３にクリーニングブレード４３ａ、帯電補助部材４３ｂを備えている。帯電補助部材４３ｂには−１５０Ｖの直流電圧が印加されている。この帯電補助部材４３ｂにより、ドラム上の転写残トナーが除電され、ドラムへの静電付着力が減少してクリーニングが行い易くなり、クリーニング不良が防止できる。また本実施例における画像形成装置は、帯電補助部材４３ｂの電流量を検知するための電流検知手段４３ｃを備えている。電流量を検知するタイミングは、前述した非画像形成時である前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時にそれぞれ毎回行うこととしている。

そして、非画像形成時の、所定の時間内における帯電量制御手段４３ｂの電流量を検知し、電流量の最大値と最小値の差が、複数回（本実施例では５回）連続して基準値を上回った場合、画像形成ユニットで反転トナーかぶりが発生したと判断する。そして、前述したパッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を補正し、トナー濃度を下げることとした。

図１２のフローチャートを用いて、非画像形成領域の一例として紙間工程時における電流量検知及びパッチ基準信号Ｖｒｅｆ補正の工程を詳細に述べる。

まず紙間工程時のある所定の時間内（本実施例では０．４ｓｅｃ）における帯電量制御手段４３ｂの電流値を連続的に測定する。そして図１２のように、測定された電流値の最大値Ｆ（Ｈ）と最小値Ｆ（Ｌ）の差Ｆ（Ｈ−Ｌ）を算出する。そしてＦ（Ｈ−Ｌ）が０．５μＡ未満だった場合、反転トナーかぶりは発生していないと判断し、そのまま画像形成動作を継続する。一方、Ｆ（Ｈ−Ｌ）が５回連続して０．５μＡ以上だった場合、反転トナーかぶりが発生していると判断し、パッチ検知方式における基準信号Ｖｒｅｆの値を２０レベル（トナー濃度で０．５％相当）下げることとした（Ｖｒｅｆ−２０）。

以上のように、非画像形成時において帯電量制御手段４３ｂの電流量を検知することによって反転トナーかぶり発生の有無を判断する。そして、かぶりが発生していると判断した場合は、パッチ検知方式における基準信号値を補正することによってトナー濃度を適正化することとした。その結果キャリアの帯電量を上昇させることによって反転トナーかぶりを防止することが可能となり、色味変動が発生しない安定した画像形成装置を提供することが出来た。

尚、本実施例では、反転トナーかぶりが発生していると判断した場合、パッチ基準信号Ｖｒｅｆの値を適宜補正することとしている。しかしながら、本発明の実施例２のように、反転トナーかぶりが発生していると判断した場合、Ｖｂａｃｋ電位を適宜補正しても良いことはいうまでもない。

本発明の実施例１〜３が適用し得る画像形成装置の一例の概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置のクナーナレスシステムについて説明するための図である。 本発明の一実施例が適用される現像器及びトナー補給装置を説明するための説明図である。 本発明の一実施例が適用される現像器を説明するための説明図である。 本発明に従った単位ブロック補給の様子を説明する図である。 本発明におけるビデオカウント方式によるトナー補給を説明するフロー図である。 本発明におけるビデオカウント方式とパッチ検知方式を併用した場合のトナー補給を説明するフロー図である。 基準トナー像の濃度信号が所定値以下の場合と所定値よりも大きい場合で、単位ブロック補給数の追加の仕方が異なることを説明する図である。 本発明における画像形成装置の動作工程を説明するための図である。 本実施例における反転トナーかぶりが発生したときの帯電補助部材の電流値が変動する様子を説明するための図である。 本実施例における帯電補助部材の電流値の検出タイミング及び検出方法を説明するための図である。 本発明の実施例１、３、４におけるパッチ基準値Ｖｒｅｆを補正するフローチャートである。 本発明の実施例２におけるＶｂａｃｋ電位を補正するフローチャートである。 本発明の実施例３における通常画像形成時と非画像形成時の感光ドラム電位Ｖｄ及び現像電位Ｖｄｃを説明するための図である。 本発明の実施例４が適用し得る画像形成装置の一例の概略構成図である。 本発明の実施例４における画像形成ユニットについて説明するための図である。 トナー濃度検知手段のその他の形態を表した図である。

符号の説明

１ 画像形成部
２ 感光ドラム
３ 帯電ローラ
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ 帯電補助手段
１７ 画像濃度センサ

Claims (6)

1. 静電像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を帯電部において帯電する帯電手段と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を備え、前記像担持体に形成された静電像を現像部において現像する現像手段と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、
   前記像担持体の移動方向における前記転写部よりも下流側であって前記帯電部よりも上流側の位置において前記像担持体に接触する帯電補助部材と、該帯電補助部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記像担持体上のトナーの電荷量を変更可能な帯電補助手段と、
   非画像形成時において、前記帯電補助部材に電圧を印加した際に前記帯電補助部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記現像手段内における前記現像剤中のトナー濃度に関する情報を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤中のトナー濃度に関する情報が所定の目標値に近づくように前記現像手段へのトナー補給制御を行うトナー補給制御手段と、
   前記電流検知手段の検知動作における基準時間内での最大値と最小値との差の値に基づいて、前記差の値が基準値よりも大きい時、前記トナー濃度を減少させる方向に前記目標値を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー濃度検知手段は、前記像担持体に形成された検知用静電像を前記現像手段によって現像した検知用トナー像の反射濃度を検出する検出器を有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. 前記トナー濃度検知手段は、前記現像器内の現像剤中のトナー濃度を検出する光学検出器または透磁率検出器を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 静電像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を帯電部において帯電する帯電手段と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体に電圧を印加することで、前記像担持体に形成された静電像を現像部において現像する現像手段と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、
   前記像担持体の移動方向における前記転写部よりも下流側であって前記帯電部よりも上流側の位置において前記像担持体に接触する帯電補助部材と、該帯電補助部材に電圧を印加する電圧印加手段と、備え、前記像担持体上のトナーの電荷量を変更可能な帯電補助手段と、
   非画像形成時において、前記帯電補助部材に電圧を印加した際に前記帯電補助部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記電流検知手段の検知動作における基準時間内での最大値と最小値との差の値に基づいて、前記差の値が基準値よりも大きい時、前記帯電手段による前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の電位との電位差を小さくするように前記電位差を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記電流検知手段は、検知動作における基準時間内での最大値と最小値との差の値と、基準値とを比較するよう構成され、
   前記電流検知手段による複数回の前記比較において、各比較における前記差の値が前記基準値よりも大きい状態が基準回数連続して発生した場合、画像形成装置の異常を表示する表示手段、を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記現像手段は、前記転写手段による転写動作後に前記像担持体上に残った残留トナーを、現像動作時において回収可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。

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