(57)【要約】【課題】実効バイアス上昇を正確に検知する。【解決手段】静電潜像を形成する像担持体と、外周に現像スリーブを有し像担持体に現像剤を付着させる複数の現像ローラと、現像スリーブに個別にバイアスを印加するバイアス印加手段と、像担持体の現像長手端部位置に、同一タイミングで基準濃度トナー像を複数回作像し、１回目に複数の現像スリーブに同一のバイアスを印加し、少なくとも１回は、複数の現像スリーブに異なるバイアスを印加して作像する濃度トナー像作像手段と、基準濃度トナー像のトナー付着量を検知する検知手段と、複数の現像スリーブへの同一のバイアス印加による検知結果と、複数の現像スリーブへの異なるバイアス印加による検知結果を比較して、バイアスの上昇を判断するバイアス上昇判断手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
外周に現像スリーブを有し、前記像担持体に前記現像剤を付着させる複数の現像ローラと、
前記現像スリーブに個別にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記像担持体の現像長手端部位置に、同一タイミングで基準濃度トナー像を少なくとも２回作像し、１回目に複数の前記現像スリーブに同一のバイアスを印加し、少なくとも１回は、前記複数の現像スリーブに異なるバイアスを印加して作像する濃度トナー像作像手段と、
前記濃度トナー像作像手段による前記基準濃度トナー像のトナー付着量を検知する検知手段と、
前記検知手段による前記複数の現像スリーブへの同一のバイアス印加による検知結果と、前記複数の現像スリーブへの異なるバイアス印加による検知結果を比較して、実効バイアスの上昇を判断するバイアス上昇判断手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記バイアス印加手段により個別のバイアスを印加される現像剤を収納する現像ケースを備え、
前記バイアス上昇判断手段により、バイアス上昇を判断すると、前記検知手段による比較結果にしたがって前記現像ケースのバイアス印加量を制御するケーシングバイアス制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記濃度トナー像作像手段は、前記像担持体の現像長手端部位置と、前記像担持体の現像長手中央位置に同一タイミングで前記基準濃度トナー像を作像することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ケーシングバイアス制御手段は、前記長手中央位置の前記基準濃度トナー像の検知結果を参照して前記現像ケースに印加するバイアスを小さくすることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記バイアス上昇判断手段により、バイアス上昇を判断すると、前記検知手段による比較結果にしたがって前記現像長手端部位置にトナー消費パタンを作像するパタン作像手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記濃度トナー像作像手段は、前記異なるバイアスとして現像方向最下流の前記現像スリーブに印加するバイアスを他の前記現像スリーブに印加するバイアスより小さく印加することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記パタン作像手段は、前記トナー消費パタン作像時に現像方向最下流の前記現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記濃度トナー像作像手段は、前記異なるバイアスとして現像方向最上流の前記現像スリーブに印加するバイアスを他の前記現像スリーブに印加するバイアスより小さく印加することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記パタン作像手段は、前記トナー消費パタン作像時に現像方向最上流の前記現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
印刷枚数を数える印刷枚数カウント手段を備え、印刷枚数によって前記濃度トナー像作像手段による前記基準濃度トナー像の作像回数を減らすことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
付近の湿度を検知する湿度検知手段を備え、前記湿度検知手段により検知した湿度によって前記濃度トナー像作像手段による前記基準濃度トナー像の作像回数を減らすことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
連続稼働時間を算出する稼働時間算出手段を備え、前記連続稼動時間に基づいて前記ケーシングバイアス制御手段、又は前記パタン作像手段の制御を行うことを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像剤は、重量平均粒径が５μｍ以下でトナー含有率が６０〜８０％であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー固着を抑制する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機の高速化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用する所謂トナーの低融点化が進んでいる。しかしながら、使用するトナーの融点を低くしすぎると、トナー凝集による現像不良、現像スリーブ上でのトナー固着など、様々な問題が発生することになる。
【０００３】
複写機のデジタル化が進む昨今の電子文書等における出力では、現像スリーブ軸方向において、同一個所（特に余白部分）に非画像部が連続する場合が増え、その非画像部に対向する現像スリーブはトナー固着が発生しやすい。
【０００４】
特に高速複写機については、現像スリーブの回転数も高いことから現像スリーブ上の温度も上昇しやすいので、低融点のトナーは現像スリーブに固着しやすい。さらに、非画像部については、トナーが現像スリーブに押し付けられるように静電気力が働くために、現像スリーブへのトナー固着を加速させることになる。
【０００５】
像担持体の露光部分にトナーを付着させるネガ／ポジ・プロセス（Ｎ／Ｐプロセス）の場合、トナーは現像バイアスと同極性に帯電しているため、トナー固着が発生している領域は、像担持体上での実効的な現像ポテンシャルが大きい状態と同様の現象を生ずる。
【０００６】
したがって、トナーが固着していない領域で十分な現像能力を確保しようとすると、トナーが固着している領域では現像能力過多となり、地肌汚れ等の異常画像を発生させてしまう。
【０００７】
また、現像装置の現像ケースに導体を適用することで冷却効率の向上も図られている。現像ケースに導体を適用する場合、現像バイアスのリークを防ぐために現像ケースと現像スリーブ表面とを導通させ、現像ケースが現像バイアスと同電位に保つ等の工夫がなされている。
【０００８】
しかしながら、上記構成においては、現像スリーブ上にトナー固着が発生している領域で現像ケースに対して局所的に電位差が発生し、現像スリーブ表面から現像ケースにトナーが現像され、現像ケースの現像スリーブに対向している箇所にトナー固着が発生してしまう。
【０００９】
この場合、メンテナンス等のタイミングで現像スリーブ上の固着トナーが除去された場合、現像ケースにトナー固着が発生している箇所では、現像ケース上の実効的な電位がスリーブ表面上の電位よりも高いため、結果として現像ケースと現像スリーブの間では、現像スリーブにトナーが引き寄せられる。その結果、像担持体上では非画像部でない箇所であっても、現像スリーブ表面にトナー固着を発生させてしまう。
【００１０】
２成分現像法における現像スリーブのトナー固着について、例えば特許文献１では、低融点トナーを用いた二成分現像の画像形成装置において、地肌ポテンシャル（像担持体帯電電位と現像バイアスの差）が絶対値で４００Ｖ以上に設定し、所定のタイミングで現像スリーブ軸方向の端部でベタ画像を像担持体に現像することで現像スリーブへのトナー固着を未然に防いでいる。
【００１１】
また、特許文献２では、現像スリーブにトナー回収部材を対向させ、その回収部材にバイアスを印加することで静電的に現像スリーブ上のトナーを取り除く構成の画像形成装置について提案されている。
【００１２】
また、特許文献３では、多段現像を適用し、基準顕像パターンのトナー付着量を検知してその検知値から作像条件を制御する画像形成装置において、基準トナー像を作像時に多段現像ローラの下流側の現像バイアスが上流側の現像バイアスと異なり、かつ下流側のトナー現像量が上流側のトナー現像量よりも多くなるように設定することで、通常作像条件設定値に対する像担持体の表面電位ばらつきの影響を減じる画像形成装置が提案されている。
【００１３】
また、特許文献４では、現像スリーブへのトナー固着に起因するトナー濃度制御の不具合を抑制する画像形成装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１-３１２１２６号公報
【特許文献２】特開２００２-２７８２７５号公報
【特許文献３】特許第２８４５２８１号公報
【特許文献４】特開２００２-２７８１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１における構成では、像担持体に現像したベタ画像がそのまま下流の転写機構や像担持体のクリーニング機構に入力され、それぞれのトナークリーニング機構への負荷が増大する。
【００１５】
また、特許文献２の構成では、部品点数の増加を伴い、機構が複雑になるため現像装置のコスト高を招く。
【００１６】
また、特許文献３の構成では、最下流の現像スリーブでトナー固着による実効的な現像ポテンシャルの増大が発生しているか判断できない。
【００１７】
さらに、特許文献４の構成では、現像スリーブのトナー固着領域において、固着トナーが電荷を帯びているために実効的な現像ポテンシャルが増大する。したがって、通常と同様の制御を行った場合、像担持体上の付着量測定用パッチのトナー付着量が固着していないスリーブ領域と比較して多くなり、狙いの付着量にするためにトナー濃度を低めに制御してしまい、結果として画像濃度の低下を招いてしまう。そのため、該画像形成装置では、現像バイアス電位と潜像領域電位を同一に制御し、その状態でパッチの付着量を測定することでトナー固着による実効的な現像バイアスの上昇の有無を検知し、トナー濃度制御に反映している。
【００１８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、実効バイアス上昇を正確に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明における画像形成装置は、静電潜像を形成する像担持体と、外周に現像スリーブを有し、像担持体に現像剤を付着させる複数の現像ローラと、現像スリーブに個別にバイアスを印加するバイアス印加手段と、像担持体の現像長手端部位置に、同一タイミングで基準濃度トナー像を少なくとも２回作像し、１回目に複数の現像スリーブに同一のバイアスを印加し、少なくとも１回は、複数の現像スリーブに異なるバイアスを印加して作像する濃度トナー像作像手段と、濃度トナー像作像手段による基準濃度トナー像のトナー付着量を検知する検知手段と、検知手段による複数の現像スリーブへの同一のバイアス印加による検知結果と、複数の現像スリーブへの異なるバイアス印加による検知結果を比較して、実効バイアスの上昇を判断するバイアス上昇判断手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
バイアス印加手段により個別のバイアスを印加される現像剤を収納する現像ケースを備え、バイアス上昇判断手段により、バイアス上昇を判断すると、検知手段による比較結果にしたがって現像ケースのバイアス印加量を制御するケーシングバイアス制御手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
濃度トナー像作像手段は、像担持体の現像長手端部位置と、像担持体の現像長手中央位置に同一タイミングで基準濃度トナー像を作像することを特徴とする。
【００２２】
ケーシングバイアス制御手段は、長手中央位置の基準濃度トナー像の検知結果を参照して現像ケースに印加するバイアスを小さくすることを特徴とする。
【００２３】
バイアス上昇判断手段により、バイアス上昇を判断すると、検知手段による比較結果にしたがって現像長手端部位置にトナー消費パタンを作像するパタン作像手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
濃度トナー像作像手段は、異なるバイアスとして現像方向最下流の現像スリーブに印加するバイアスを他の現像スリーブに印加するバイアスより小さく印加することを特徴とする。
【００２５】
パタン作像手段は、トナー消費パタン作像時に現像方向最下流の現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることを特徴とする。
【００２６】
濃度トナー像作像手段は、異なるバイアスとして現像方向最上流の現像スリーブに印加するバイアスを他の現像スリーブに印加するバイアスより小さく印加することを特徴とする。
【００２７】
パタン作像手段は、トナー消費パタン作像時に現像方向最上流の現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることを特徴とする。
【００２８】
印刷枚数を数える印刷枚数カウント手段を備え、印刷枚数によって濃度トナー像作像手段による基準濃度トナー像の作像回数を減らすことを特徴とする。
【００２９】
付近の湿度を検知する湿度検知手段を備え、湿度検知手段により検知した湿度によって濃度トナー像作像手段による基準濃度トナー像の作像回数を減らすことを特徴とする。
【００３０】
連続稼働時間を算出する稼働時間算出手段を備え、連続稼動時間に基づいてケーシングバイアス制御手段、又はパタン作像手段の制御を行うことを特徴とする。
【００３１】
現像剤は、重量平均粒径が５μｍ以下でトナー含有率が６０〜８０％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明により、複数回の基準濃度トナー像の作像、検知において、少なくとも１回は、複数の現像スリーブに異なるバイアスを印加して基準濃度トナー像を作像し、検知することで現像スリーブの実効バイアス上昇を的確に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態における画像形成装置の全体概略構成図であり、図２は、その要部の部分拡大構成図である。
【００３５】
図１に示すように、画像形成装置本体１０は、像担持体１２と、クリーニング装置１６と、レーザ書込み装置１８と、定着装置２５と、原稿読取装置３０と、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４１と、を備える。
【００３６】
レーザ書込み装置１８は、レーザダイオードなどの光源２０と、走査用の回転多面鏡２１と、ポリゴンモータ２２と、ｆθレンズなどの走査光学系２３などを有して構成される。
【００３７】
定着装置２５は、図中においてクリーニング装置１６の左側に備えられ、ヒータを内蔵する定着ローラ２６と、定着ローラ２６に下方から押し当てる加圧ローラ２７と、を有して構成される。
【００３８】
原稿読取装置３０は、画像形成装置本体１０の上部に備えられ、光源３１と、複数のミラー３２と、結像レンズ３３と、ＣＣＤ等のイメージセンサ３４などを有して構成される。
【００３９】
また、図２に示すように、像担持体１２の周囲には、帯電装置１３と、現像装置１４と、転写・搬送装置１５と、クリーニング装置１６と、除電装置１７などが配置される。
【００４０】
現像装置１４は、現像タンク５０と、現像ホッパ６０と、を有して構成される。現像タンク５０は、第１現像ローラ５１と、第２現像ローラ５２と、パドルホイール５３と、攪拌ローラ５４と、搬送スクリュ５５と、セパレータ５６と、ドクタブレード５７と、トナー濃度センサ５８などを現像ケース５９内に設ける。なお、現像ケース５９内には、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤が収納される。
【００４１】
現像ホッパ６０内には、歯車状のトナー補給部材６１、補給規制板６２、アジテータ６３などが設けられる。現像ホッパ６０内には、トナーが収納される。
【００４２】
現像装置１４は、現像ケース５９内の二成分現像剤を攪拌ローラ５４の回転により攪拌して摩擦帯電し、パドルホイール５３の回転によって跳ね上げる。跳ね上げられた二成分現像剤は、第１現像ローラ５１、及び第２現像ローラ５２内の磁石によって第１現像ローラ５１、及び第２現像ローラ５２に吸着する。
【００４３】
第１現像ローラ５１、及び第２現像ローラ５２に吸着した現像剤は、第１現像ローラ５１、及び第２現像ローラ５２の外周のスリーブにより搬送され、ドクタブレード５７により余剰分を掻き落とされた後、現像バイアスにより像担持体１２に付着して像担持体１２上の静電潜像を現像する。
【００４４】
第１現像ローラ５１、第２現像ローラ５２、現像ケース５９（アルミ製）には、それぞれ個別のパワーパックからバイアスを印加される。なお、通常印刷動作時では、両現像ローラに−６５０Ｖを印加、現像ケースには任意に決定されたバイアス（以下では、ケーシングバイアスと記す）を印加する。また、現像スリーブの線速は７００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００４５】
現像装置１４では、像担持体１２に付着してトナーを消費すると、その割合（トナー濃度）が減少する。そこで、現像剤中のトナー濃度がトナー濃度の目標値に対して所定値以下になると、アジテータ６３を回転してトナーを攪拌するとともにトナー補給部材６１へと搬送し、トナー補給部材６１を回転して補給規制板６２を揺動し、現像ホッパ６０から現像タンク５０内へとトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を維持する。現像剤中のトナー濃度は、現像ケース５９に取り付けるトナー濃度センサ５８により測定される。
【００４６】
トナー濃度の測定は、所定の印刷枚数毎に基準濃度パッチ潜像をレーザ光によって書き込み、所定の現像ポテンシャル(２８０Ｖ)で基準濃度トナー像（濃度パッチ）を現像し、該反射濃度を反射濃度センサによって検知して行われ、その反射濃度が一定範囲になるようにトナーホッパ６０中のトナーが補給される。
【００４７】
なお、二成分系現像剤には、重量平均粒径が５〜１０μｍ、５μｍ以下が６０〜８０個数％含まれているトナーと、重量平均粒径６５μｍ以下のキャリアと、を含む二成分系現像剤が用いられる。また、トナーの構成として樹脂成分、着色剤からなり、さらに、ワックス成分や無機微粒子を添加した構成を採用する場合もある。
【００４８】
製造方法は特に限定されるものではなく、粉砕方式、重合方式いずれを用いることも可能である。樹脂成分としては従来公知の樹脂全てを用いることができ、例えば、以下のものが挙げられる。
【００４９】
スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂（スチレン、またはスチレン置換体を含む単重合体、または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等が挙げられる。
【００５０】
また、単独使用も可能であるが、二種類併用しても良い。着色剤としては、公知のものとして、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラック等、特に限定はされない。
【００５１】
また、ワックス成分としては、公知のものとして、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスなど、特に限定されないものが用いられる。無機微粒子としては、公知のものとして、シリカ、酸化チタン微粉末などが用いられる。
【００５２】
ところで、像担持体１２に付着したトナーは、転写・搬送装置１５によってシートに静電転写する。ところが、約１０％のトナーは、シートに転写されず像担持体１２上に残留トナーとして残ってしまう。
【００５３】
残留トナーは、クリーニング装置１６によって像担持体から掻き落とされ、不図示の排出口から排出してトナーリサイクル装置へと導かれる。クリーニング装置は、クリーニングブレード６５と、ブラシローラ６６と、回収タンク６７と、回収スクリュ６８と、を有して構成される。
【００５４】
クリーニングブレード６５、及びブラシローラ６６は、像担持体１２上の残留トナーを掻き落とす。像担持体１２上から掻き落とされたトナーは、クリーニング装置１６の回収タンク６７内に入り、回収スクリュ６８によってクリーニング装置１６の片側に搬送され、不図示の排出口から排出してトナーリサイクル装置へと導かれる。
【００５５】
（第１の実施形態）
次に、本発明の実施形態における動作について詳細に説明する。スリーブ表面へのトナー固着に起因する実効現像バイアス上昇の検知は、現像長手端部にて濃度パッチを所定のタイミング（１０ｋｐ毎）で作成し、該パッチ濃度の検知によって行っている。なお、濃度パッチ検知デバイスは、最大通紙幅個所に設置している。これは、現像長手端部は画像領域外、もしくは余白に対応する場合が多いため、現像スリーブ表面にトナー固着が発生しやすく、トナー固着による現像能力の上昇を検知し易いためである。
【００５６】
本実施形態では、濃度パッチ作像時の最下流の現像スリーブに印加するバイアスを、それ以外の現像スリーブに印加するバイアスより小さく設定することで、現像ケースへのトナー固着の原因となる現像ケースに対向する現像スリーブの実効現像バイアス上昇を感度よく検知している。
【００５７】
本実施形態における現像スリーブの実効バイアス上昇の検知について詳細に説明する。まず、実効バイアス上昇検知に用いる濃度パッチを、現像長手方向の同一箇所、同一タイミングにて、濃度パッチを２回作成する。その際、１回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブと第２現像スリーブのどちらにも−５５０Ｖ印加し、２回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブに−５５０Ｖ印加し、第２現像スリーブには−４００Ｖ印加している。
【００５８】
なお、上記のように作像された濃度パッチの検知結果Ｖｓｐ１、Ｖｓｐ２の差Ｖｓｐ１２（=Ｖｓｐ２-Ｖｓｐ１）をとることで、第２現像スリーブの実効バイアス上昇をより正確に検知できる。すなわち、Ｖｓｐ１２が小さいほど、第２現像スリーブの実効現像バイアス上昇が大きいことになる。
【００５９】
図３は、本発明の実施形態における画像形成装置の濃度パッチ検知方法のフローチャート図である。
【００６０】
まず、第１現像スリーブと第２現像スリーブの両スリーブに同様のバイアスを印加して（ステップＳ１１）、濃度パッチの作像を行い（ステップＳ１２）、作像した濃度パッチの濃度測定を行う（ステップＳ１３）。
【００６１】
続いて、ステップＳ１１からＳ１３で作像下濃度パッチと同様の位置に、第１現像スリーブと第２現像スリーブの両スリーブにおいてそれぞれ異なるバイアス（本実施形態では、最下流スリーブである第２現像スリーブに他のスリーブより小さいバイアス）を印加して（ステップＳ１４）、濃度パッチの作像を行い（ステップＳ１５）、作像した濃度パッチの濃度測定を行う（ステップＳ１６）。
【００６２】
ステップＳ１３、及びステップＳ１６で検出した結果の差分を算出する（ステップＳ１７）。このとき算出した差分が基準値より小さいか否かを判断し（ステップＳ１８）、基準値より小さければバイアス上昇があったと判断できる（ステップＳ１９）。一方、基準値と同様であればバイアス上昇が無かったと判断できる（ステップＳ２０）。なお、このときの算出した値が小さいほどバイアス上昇は大きい。
【００６３】
上記のようにして得られたＶｓｐ１２に基づいて、図４に示すようなケーシングバイアスを設定することで、第２現像スリーブの実効現像バイアスが上昇した場合でも、現像ケースとの電位差を少なくすることができるため、現像ケースへのトナー固着を抑制することができる。
【００６４】
表１は、本実施形態におけるケーシングバイアス制御の５００ｋｐ（メンテナンス間隔）での印刷実験を行った結果である。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
ケーシングバイアス制御を実施しない（ケーシングバイアス固定値）場合には、２００ｋｐで現像ケースにトナー固着が発生してしまう。
【００６７】
一方、端部濃度パッチ検知に基づくケーシングバイアス制御を導入した場合の現像ケースのトナー固着は、５００ｋｐ時点でも現像ケースには許容レベルのトナー付着が発生する程度であった。このように、現像ケースに付着しているトナーが、現像装置に振動を与える程度でなくなるため、メンテナンス間隔を維持すれば現像ケースへのトナー固着は防ぐことができる。これは、現像ケースに対向する第２現像スリーブの実効バイアス上昇をより的確に検知できたため、現像ケースへのトナー固着を抑制できたためである。
【００６８】
本実施形態によれば、同一タイミングで基準濃度トナー像を少なくとも２回作像し、検知を行い、そのうち１回は、最下流の現像ローラの現像量がそれ以外の現像ローラの現像量より多くなるように設定することで、現像ケースに対抗する最下流の現像スリーブの実効バイアス上昇を的確に検知し、現像ケースへのトナー固着を抑制することが可能となる。
【００６９】
（第２の実施形態）
しかしながら、表１のその他の不具合に記載するように、端部位置のみで濃度パッチ検知を行い、ケーシングバイアスを決定する場合、トナー固着による実効バイアス上昇が発生していない箇所では、現像ケースから第２現像スリーブへトナーが移動する電界が発生することになる。そのため、トナー固着が発生していなかった箇所にもトナーが付着し、トナー固着が生じていた。
【００７０】
そこで、本実施形態においては、さらに現像長手中央部でも端部と同様の濃度パッチ検知を行う。図５に示すように、中央部の検知結果がある値（本実施形態では０．２Ｖ）以下の場合、第２現像スリーブの中央部にトナー固着が発生しつつあると判断し、それまで現像ケースに印加していたバイアスの１／２のバイアスを印加する。
【００７１】
本実施形態におけるケーシングバイアス制御を適用することで、表１に示すように現像長手端部以外の第２現像スリーブにトナー固着を誘発することなく、５００ｋｐ印刷後も現像ケースへのトナー固着を防ぐことが可能となっている。
【００７２】
本実施形態によれば、端部に基準トナー像を作像するのと同様のタイミングで中央部にも基準トナー像を作像し、該検知結果に基づいて、現像ケースに印加するバイアスを決定することで、トナー固着が発生していない領域での不具合を抑制しつつ、現像ケースへのトナー固着を防ぐことが可能となる。
【００７３】
（第３の実施形態）
ところで、現像スリーブ表面へのトナー固着による実効現像バイアスの増加量は、現像ユニットメンテナンス後１５０ｋｐ程度までは印刷枚数とともに単調増加していくが、それ以降の増加量は比較的小さい。したがって、メンテナンス後１５０ｋｐまではケーシングバイアスを細かく制御する必要があるが、それ以降は、現像ケースと第２現像スリーブ間の電界はほぼ変化がないため、ケーシングバイアス変更制御の間隔を延長しても現像ケースへのトナー固着は問題ないレベルで推移することになる。
【００７４】
そこで、現像ユニットメンテナンス後１５０ｋｐまでは１０ｋｐ間隔でケーシングバイアス制御を実施し、１５０ｋｐ以後は５０ｋｐ間隔でケーシングバイアス制御を実施する。
【００７５】
表１に示すように本実施形態におけるケーシングバイアス制御での現像ケースへのトナー固着は、５００ｋｐのメンテナンス間隔の間、発生しない。このことから、本実施形態により現像ケースへのトナー固着抑制効果を維持しつつ、端部濃度パッチ作像による余剰トナー消費の削減や、像担持体のクリーニング装置への負荷低減が可能である。
【００７６】
本実施形態によれば、現像剤交換後の印刷枚数を計数する機構を具備し、該検知結果に基づいて、現像ケースに印加するバイアスを決定することで、余剰なトナー消費の抑制、像担持体クリーニング機構への負荷を低減しつつ、現像ケースへのトナー固着を防ぎ、現像装置の交換周期を延長させることが可能となる。
【００７７】
（第４の実施形態）
図６は、ケーシングバイアス制御を行わないときの本発明の実施形態における画像形成装置の使用環境毎の現像枚数による現像スリーブ表面のトナー固着による実効現像バイアス増加量を示す図である。なお、使用環境は、それぞれ温度１０℃、湿度１５％と、温度２３℃、湿度５０％と、温度２７℃、湿度８０％である。
【００７８】
すなわち、低湿環境下では、実効現像バイアスの上昇が大きく、ケーシングバイアス制御を導入しなければ、現像ケースへのトナー付着/固着が加速してしまう。これは、低湿環境ではトナーの帯電量が比較的高くなるため、像担持体へのトナー現像能力が低下するため、現像能力を確保するために、現像剤中のトナー濃度を高湿環境時よりも高く制御するためである。
【００７９】
一方、環境が高湿になるほど、実効現像バイアス増加量は少なくなる。実効バイアス上昇が５０Ｖ程度であれば、現像ケースへのトナー付着は軽微であり、ケーシングバイアス制御を実施せず固定値（現像バイアスと同電位）としても、現像ケースへのトナー固着は問題ないレベルである。
【００８０】
したがって、高湿環境下においては、実効現像バイアス上昇検知の濃度パッチを作像しないことで、余剰なトナー消費抑制と現像ケースへのトナー固着の抑制を両立することができる。
【００８１】
本実施形態によれば、画像形成装置近傍の湿度を検知する機構を具備し、該検知結果に基づいて現像ケースに印加するバイアスを決定することで、現像ケースへのトナー固着を効果的に抑制し、現像装置の交換周期を延長することが可能となる。
【００８２】
（第５の実施形態）
ところで、近年は画像形成装置の高画質化達成のため、粒径の小さなトナーが適用されるようになってきている。粒径の小さなトナーを適用する場合、キャリアとの接触が十分にできないトナーの割合が増えるため、現像スリーブへのトナー固着も発生しやすくなる。
【００８３】
図７は、重量平均粒径が５μｍ以下のトナー含有率が異なるトナーにおける現像スリーブへのトナー固着による実効現像バイアスの上昇量を示す図である。
【００８４】
図に示すように、重量平均粒径が５μｍ以下でトナー含有率が３０％、及び４５％のトナーでは、実効現像バイアス上昇が５０Ｖ程度であるが、トナー含有率が６０％のトナーでは、実効現像バイアスの上昇量が１００Ｖを超え、現像ケースへのトナー付着/固着が加速している。
【００８５】
したがって、上記実施形態におけるケーシングバイアス制御は、重量平均粒径が５μｍ以下で含有率が６０％以上であるトナーを用いる場合には、特に有効である。
【００８６】
本実施形態によれば、重量平均粒径が５μｍ以下の６０〜８０数％含まれているトナーを用いることで現像ケースへのトナー固着を抑制し、現像装置の交換周期の延長と画像形成装置の高画質化を達成することが可能となる。
【００８７】
（第６の実施形態）
以降の実施形態では、濃度パッチを現像長手中央部に作像し、濃度パッチの反射濃度を反射濃度センサによって検知する。このとき基準濃度パッチを作像する際は、第１、第２現像スリーブのどちらにも同一のバイアスを印加する。地肌濃度(Ｖｓｇ０)は１ジョブ間のドラム起動時(現像起動前)の、ドラム上にトナーが付着していない状態で検知する。
【００８８】
本実施形態におけるトナー付着量検知デバイスは、検知出力が小さいほど作像されたパッチ濃度が濃いことを示す。すなわち、該トナー像の検知出力結果が小さいほど、トナー固着による実効現像バイアスが上昇していると考えられるため、その場合は上記トナー消費パタンを作像し、現像長手端部のトナー固着を抑制する。
【００８９】
本実施形態においては、現像スリーブ表面のトナー固着を検知するトナー像の検知結果が０．２Ｖ以下であるときに、トナー消費パタンを書き込み主走査方向に最大書き込み幅の端部から５０ｍｍ、副走査方向に１０ｍｍのパタンを副走査方向５ｍｍ間隔で１０本作成する。該トナー消費パタン潜像の像担持体表面電位は−１５０Ｖに設定している。
【００９０】
図８は、本実施形態におけるトナーパッチ作成回数に対するトナー固着による実効バイアス上昇を５００ｋｐ（メンテナンス間隔）にわたって測定した結果である。
【００９１】
プリント枚数の増加にしたがって実効現像バイアスが増加し、５００枚プリントすると、トナーパッチ作成が１回のみでは、異常画像発生閾値である１００Ｖに近くなってしまう。
【００９２】
しかしながら、本実施形態のように１回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブと第２現像スリーブのどちらにも−５５０Ｖ印加し、２回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブに−５５０Ｖ印加し、第２現像スリーブには−４００Ｖ印加した結果に基づいてトナー消費パタンを作成することで、実効現像バイアスの増加を抑制し、増加量を略半分まで抑えることが可能となる。
【００９３】
また、トナー消費パタンの作像する場合に、第２現像スリーブに印加するバイアスを第１現像スリーブよりも高くすることで、トナー消費パタン作像時に現像スリーブに付着しているトナーが感光体側に移動させる電界が大きくなる。そのため、第２現像スリーブ端部のトナー固着をより効率的に抑制することができる。
【００９４】
本実施形態によれば、トナー消費パタン作像時に最下流の現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることで、より効果的、効率的に現像長手端部のトナー固着を抑制することが可能となる。
【００９５】
（第７の実施形態）
現像長手端部の現像スリーブ表面のトナー固着を検知するために作像するトナー像を、中央部と端部で作像し、両者のトナー付着量の検知結果に基づいてトナー消費パタンを作像することで、画像形成装置のＯＰＣ−現像スリーブ間距離の偏差の影響を受けることなく、現像長手端部のトナー固着を抑制することができる。
【００９６】
本実施形態においては、中央部の検知結果Ｖｓｐｃ（Ｖ）と現像長手端部の検知結果Ｖｓｐｅ（Ｖ）の差（Ｖｓｐｃ−Ｖｓｐｅ）が０．２Ｖ以上である場合に、所定のトナー消費パタンを作像する。中央部と端部との比較により、現像長手端部の実効現像バイアス上昇を確実に検知することが可能となり、不必要なトナー消費パタンを作像することなく、現像長手端部の実効バイアス上昇を防ぐことが可能となる。
【００９７】
本実施形態によれば、基準濃度トナー像のトナー付着量を、現像長手の中心位置と端部位置とで検知することで、画像形成装置の感光体と現像スリーブ間の距離の偏差に依存せず、現像長手端部のトナー固着による実効現像バイアス上昇を検知し、不必要なトナー消費パタンを作像することなく、スリーブ上のトナー固着を抑制することが可能となる。
【００９８】
（第８の実施形態）
ところで、非常に高速な複写機である場合、現像装置の温度上昇が大きく、特に低融点トナーを用いる場合は、現像装置内温度がトナーが軟化する温度近傍になる場合もある。また、高速機で両面印刷を行う場合、定着装置で熱せられた転写紙の温度が下がる間もなく裏面印刷が行われるため、転写紙と接する感光体の温度が上昇し、それに合わせて現像スリーブ表面の温度も上昇してしまう。そのような状態で、印刷パタンの地肌部分のようにトナーが付着する状態が続くと、スリーブ表面へのトナー固着がより発生しやすくなる。
【００９９】
例えば、数分間の稼動時間であれば現像装置内の温度上昇も小さいが、連続稼動時間が長い場合、現像装置内の温度が高温に維持された状態で現像が行われるため、現像スリーブへのトナー固着も加速される。
【０１００】
図９は、本実施形態における画像形成装置を連続稼動させた場合と１分間の稼動を繰り返し実施した場合の稼働時間における現像装置の温度上昇を示す図である。
【０１０１】
連続稼動時は、温度上昇が著しく、２０分を越えたあたりから温度上昇値が１０ｄｅｇを超える。ところで、温度上昇値が１０ｄｅｇ超えるとトナー固着が発生しやすい状況となる。
【０１０２】
そこで、現像長手端部の濃度検知パタンの作成タイミング間（１０ｋｐ）の間に連続稼動時間が２０分以上の動作が発生した場合のみ消費パタンを作像することで、必要最小限のトナー消費で固着を抑制できる。
【０１０３】
本実施形態によれば、基準濃度パッチ作像時の画像形成装置の連続稼動時間に基づいて現像長手端部位置の基準濃度トナー像の作成可否を判断することで、余剰にトナーを消費することなく、効果的に現像長手端部のトナー固着を抑制することが可能となる。
【０１０４】
（第９の実施形態）
ところで、二段現像において両段に同一の現像バイアスを印加する場合、一段目の現像は二段目と比較して現像量が多く、画質に対する寄与も非常に高い。これは、一段目現像後、潜像が現像されたトナーで埋められるため、二段目現像の現像ポテンシャルが減少するためと考える。したがって、多段現像において更なる高画質化を達成するためには、最上流現像スリーブのトナー固着は未然に防がなければならない。
【０１０５】
そこで、基準濃度トナー像を同一タイミングで２回作像、検知を行い、そのうち1回は最上流の現像スリーブに印加するバイアスを、下流の現像スリーブに印加するバイアスより小さく設定することで的確に最上流の現像スリーブの実効現像バイアス上昇を検知し、スリーブ上のトナー固着を抑制することが可能となる。
【０１０６】
本実施形態では、最上流現像の実効バイアス上昇検知に用いる濃度パッチを、現像長手方向の同一箇所、同一タイミングにて、濃度パッチを２回作成する。その際、１回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブと第２現像スリーブのどちらにも−５５０Ｖ印加し、２回目の濃度パッチ作像では、第１現像スリーブに−３５０Ｖ印加し、第２現像スリーブには−５５０Ｖ印加している。
【０１０７】
このように作像された濃度パッチの検知結果Ｖｓｐ１、Ｖｓｐ２の差をＶｓｐ１２（＝Ｖｓｐ２−Ｖｓｐ１）とする。画像形成装置起動直後に得られた検知結果をＶｓｐ１２０とし、以後１０ｋｐ毎に得られる検知結果Ｖｓｐ１２とＶｓｐ１２０の差ΔＶｓｐ１２(＝Ｖｓｐ１２０−Ｖｓｐ１２）を得ることで、本実施例の第１現像スリーブの実効バイアス上昇をより正確に検知でき、ΔＶｓｐ１２が小さいほど第１現像スリーブの実効現像バイアス上昇が大きいと言える。
【０１０８】
この濃度パッチの検知結果ΔＶｓｐ１２を基に、所定のトナー消費パタンを作像するかどうか決定する。本実施形態では、トナー消費パタンを、最大書き込み幅×副走査方向１０ｍｍのパタンを、副走査方向５ｍｍ間隔で１０本作成している。トナー消費パタン潜像の像担持体表面電位は−１５０Ｖに設定している。
【０１０９】
本実施形態では、現像スリーブ表面のトナー固着を検知するトナー像の検知結果ΔＶｓｐ１２が０．２Ｖ以下であるときに、所定のトナー消費パタンを作像している。
【０１１０】
また、基準濃度トナー像のトナー付着量を、現像長手の端部位置で検知する機構を備えて、該検知結果に基づいて所定のトナー消費パタンを作像することで、感度よく最上流の現像スリーブの実効現像バイアス上昇を検知し、トナー固着を抑制することが可能となる。
【０１１１】
図１０は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー固着抑制制御を行った場合と、トナー固着抑制制御を行わなかった場合とのトナー固着による実効バイアス上昇を５００ｋｐ（メンテナンス間隔）にわたって測定した結果である。
【０１１２】
本実施形態によれば、基準濃度トナー像を同一タイミングで２回作像、検知を行い、そのうち1回は最上流の現像スリーブに印加するバイアスを、下流の現像スリーブに印加するバイアスより小さく設定することで的確に最上流の現像スリーブの実効現像バイアス上昇を検知し、スリーブ上のトナー固着を抑制することが可能となる。
【０１１３】
（第１０の実施形態）
図１１に文字画像部、非画像部のトナー固着による実効バイアス上昇を調べた結果を記す。
【０１１４】
図のように非画像部は、文字画像部に比べ、実効現像バイアスが増加しやすい。そこで、比較的非画像部領域が多い現像長手端部にて、第１現像スリーブの実効現像バイアス上昇を検知することで、より確実にトナー固着による実効バイアス上昇を防ぐことが可能となる。
【０１１５】
また、トナー消費パタンを作像する場合に、第１現像スリーブに印加するバイアスを通常印刷時の設定よりも高くすることで、トナー消費パタン作像時に現像スリーブに付着しているトナーが感光体側に移動させる電界が大きくなり、第１現像スリーブ端部のトナー固着をより効率的に抑制することができる。
【０１１６】
本実施形態によれば、トナー消費パタン作像時は、最上流の現像スリーブに印加するバイアスを通常作像時より大きくすることで、効果的に最上流の現像スリーブトナー固着を抑制することが可能となる。
【０１１７】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部拡大構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置のフローチャート図である。
【図４】Ｖｓｐ１２に対する第１のケーシングバイアス設定例である。
【図５】Ｖｓｐ１２に対する第２のケーシングバイアス設定例である。
【図６】使用環境下毎の実効現像バイアス増加量を示す図である。
【図７】トナー含有率毎の実効現像バイアス増加量を示す図である。
【図８】トナーパッチ作成回数に対する実効現像バイアス増加量を示す図である。
【図９】稼働時間に対する温度上昇値を示す図である。
【図１０】トナー固着抑制制御の有無に対する実効現像バイアス増加量を示す図である。
【図１１】文字画像部と非画像部に対する実効現像バイアス増加量を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０    画像形成装置本体
１２    像担持体
１３    帯電装置
１４    現像装置
１５    転写・搬送装置
１６    クリーニング装置
１７    除電装置
１８    レーザ書込み装置
２０    光源
２１    回転多面鏡
２２    ポリゴンモータ
２３    走査光学系
２５    定着装置
２６    定着ローラ
２７    加圧ローラ
３０    原稿読取装置
３１    光源
３２    ミラー
３３    結像レンズ
３４    イメージセンサ
４１    ＡＤＦ
５０    現像タンク
５１    第１現像ローラ
５２    第２現像ローラ
５３    パドルホイール
５４    攪拌ローラ
５５    搬送スクリュ
５６    セパレータ
５７    ドクタブレード
５８    トナー濃度センサ
５９    現像ケース
６０    現像ホッパ
６１    歯車状のトナー補給部材
６２    補給規制板
６３    アジテータ
６５    クリーニングブレード
６６    ブラシローラ
６７    回収タンク
６８    回収スクリュ
【図１】
2010102015.tif 000004
【図２】
2010102015.tif 000005
【図３】
2010102015.tif 000006
【図４】
2010102015.tif 000007
【図５】
2010102015.tif 000008
【図６】
2010102015.tif 000009
【図７】
2010102015.tif 000010
【図８】
2010102015.tif 000011
【図９】
2010102015.tif 000012
【図１０】
2010102015.tif 000013
【図１１】
2010102015.tif 000014