(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
該像担持体に担持されている静電潜像を現像して、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に対して、前記像担持体の移動方向下流側に位置し、前記像担持体に対向して配置された電極と、
該電極に少なくとも交番電圧を印加する電源と、
を備え、
前記潜像形成装置により前記像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像装置で現像することにより前記像担持体上にトナー像を形成し、前記電源により前記電極に少なくとも交番電圧を印加して、前記像担持体と前記電極との間でトナーを往復運動させるトナー再配置をトナー像に対して行って画像を形成する画像形成装置であって、
前記像担持体上に形成され前記トナー再配置を受けない基準パターンのトナー像のトナー及び前記トナー再配置を受けた基準パターンのトナー像のトナーをそれぞれ検知するトナーセンサと、
該トナーセンサのそれぞれの検知結果に基づいて、前記電極へのトナー付着を検知するトナー付着検知部と、
前記トナー付着検知部による前記電極へのトナー付着の検知結果に基づいて前記電源を制御する電源制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は磁気ブラシ現像を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電源制御部は、前記トナー付着検知部によりトナー付着が検知された場合に、トナーの往復運動を小さくする制御を行う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。
【請求項４】
前記電源制御部は、前記交番電圧のピーク電圧又は前記交番電圧の周波数を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナーセンサは、トナーの反射光強度を検知することによりトナーを検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーセンサは、トナー像の高さを検知することによりトナーを検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナーセンサは、トナーを担持している前記像担持体の表面電位を検知する電位センサからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記基準パターンのトナー像が２個形成され、前記トナー付着検知部は、前記トナー再配置を受けた１個の前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記トナーセンサの出力と、前記トナー再配置を受けない他の１個の前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記トナーセンサの出力との差に基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体の１回目の移動時に、前記トナー再配置を受けない前記基準パターンのトナー像のトナーを前記トナーセンサにより検知し、
前記像担持体の２回目の移動時に、前記トナー再配置を受けた前記基準パターンのトナー像のトナーを前記トナーセンサにより検知し、
前記トナー付着検知部は、前記像担持体の１回目の移動時の検知結果と、前記像担持体の２回目の移動時の検知結果とに基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナーセンサは、前記像担持体の移動方向に関して前記電極の上流に配置された上流トナーセンサと、前記像担持体の移動方向に関して前記電極の下流に配置された下流トナーセンサとを有し、
前記トナー付着検知部は、前記トナー再配置を受けない前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記上流トナーセンサの出力と、
前記トナー再配置を受けた前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記下流トナーセンサの出力とに基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記電極に付着したトナーをクリーニングするクリーニング工程を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記電極に付着したトナーをクリーニングする電極クリーニング部材を備えることを特徴とする請求項１〜１１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】
本発明は電子写真プロセスにより記録材上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスでは、周知のように像担持体上に静電潜像が形成され、形成され静電潜像が現像されてトナー像が形成される。形成されたトナー像は紙等の記録材に転写される。
【０００３】
高画質化が進み、特に、カラー画像の高画質化が進んだ結果、写真画像や模様画像の精細な表現が可能となってきている。
【０００４】
しかしながら、写真画像、模様画像等の面画像、特に、面画像の中間濃度部における画質を向上する際に、磁気ブラシ現像において起こる画像のがさつきが問題となっている。
【０００５】
特許文献１、２では、画像のがさつきを抑制するために、現像装置の下流に電極を像担持体に対向して設置し、該電極に交番電圧を印加することにより、トナーを前記像担持体と前記電極との間で往復移動させることが提案されている。
【０００６】
画像のがさつきは、均一濃度となるべき部分のトナー分布が不均一になることが原因と考えられるが、特許文献１、２では、トナーを往復運動させることで、トナー分布を均一化し、がさつきを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３７２９６４号公報
【特許文献２】特開平６−２７４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
写真画像、模様画像等の面画像を磁気ブラシ現像で現像した場合に、特許文献１、２で指摘されているがさつきの他に面画像の端部や高濃度部と低濃度部との境界部において、濃度が低下して濃度不足部が発生するという問題がある。また、局部的な濃度過剰も発生する。
【０００９】
特許文献１、２では、トナー像を形成しているトナーを往復運動させることにより、がさつきを防止し、画質を向上している。この技術は、現像により像担持体上に付着したトナーを交番電界の作用で往復運動させ再配置することにより、トナーを均し、がさつきを防止するものである。しかるに、前記に説明した濃度不足、濃度過剰やがさつきを防止するには、前記電極に印加される交番電圧の電圧や周波数など前記電極の電極条件が適切であることが必要である。
【００１０】
特許文献２においては、電極に印加される交番電圧のピーク電圧、周波数、画像コントラスト電位、像担持体と電極間の間隔等の間の関係を所定のものとすることによりがさつきを防止している。
【００１１】
発明者の検討によれば、局部的な濃度不足、局部的な濃度過剰、がさつき等を防止するには、電極へのトナー付着を起こさない電極条件でトナーを往復運動させる必要があることが明らかとなった。しかるに、特許文献２では、電極へのトナー付着とは無関係に電極条件が設定されている。
【００１２】
このために、特許文献２の方法では、局部的な濃度不足、局部的な濃度過剰、がさつき等のように画質を低下させる現象を防止することができない。
【００１３】
本発明は、写真画像や模様画像等の面画像を形成する場合に生ずる局部的な濃度不足、局部的な濃度過剰、がさつき等を防止し、高画質の画像を安定して形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１５】
１．像担持体と、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
該像担持体に担持されている静電潜像を現像して、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に対して、前記像担持体の移動方向下流側に位置し、前記像担持体に対向して配置された電極と、
該電極に少なくとも交番電圧を印加する電源と、
を備え、
前記潜像形成装置により前記像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像装置で現像することにより前記像担持体上にトナー像を形成し、前記電源により前記電極に少なくとも交番電圧を印加して、前記像担持体と前記電極との間でトナーを往復運動させるトナー再配置をトナー像に対して行って画像を形成する画像形成装置であって、
前記像担持体上に形成され前記トナー再配置を受けない基準パターンのトナー像のトナー及び前記トナー再配置を受けた基準パターンのトナー像のトナーをそれぞれ検知するトナーセンサと、
該トナーセンサのそれぞれの検知結果に基づいて、前記電極へのトナー付着を検知するトナー付着検知部と、
前記トナー付着検知部による前記電極へのトナー付着の検知結果に基づいて前記電源を制御する電源制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
２．前記現像装置は磁気ブラシ現像を行うことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１７】
３．前記電源制御部は、前記トナー付着検知部によりトナー付着が検知された場合に、トナーの往復運動を小さくする制御を行うことを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１８】
４．前記電源制御部は、前記交番電圧のピーク電圧又は前記交番電圧の周波数を制御することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１９】
５．前記トナーセンサは、トナーの反射光強度を検知することによりトナーを検知することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２０】
６．前記トナーセンサは、トナー像の高さを検知することによりトナーを検知することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２１】
７．前記トナーセンサは、トナーを担持している前記像担持体の表面電位を検知する電位センサからなることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２２】
８．前記基準パターンのトナー像が２個形成され、前記トナー付着検知部は、前記トナー再配置を受けた１個の前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記トナーセンサの出力と、前記トナー再配置を受けない他の１個の前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記トナーセンサの出力との差に基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２３】
９．前記像担持体の１回目の移動時に、前記トナー再配置を受けない前記基準パターンのトナー像のトナーを前記トナーセンサにより検知し、
前記像担持体の２回目の移動時に、前記トナー再配置を受けた前記基準パターンのトナー像のトナーを前記トナーセンサにより検知し、
前記トナー付着検知部は、前記像担持体の１回目の移動時の検知結果と、前記像担持体の２回目の移動時の検知結果とに基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２４】
１０．前記トナーセンサは、前記像担持体の移動方向に関して前記電極の上流に配置された上流トナーセンサと、前記像担持体の移動方向に関して前記電極の下流に配置された下流トナーセンサとを有し、
前記トナー付着検知部は、前記トナー再配置を受けない前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記上流トナーセンサの出力と、
前記トナー再配置を受けた前記基準パターンのトナー像のトナーを検知した前記下流トナーセンサの出力とに基づいて、前記電極へのトナー付着を検知することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２５】
１１．前記電極に付着したトナーをクリーニングするクリーニング工程を有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００２６】
１２．前記電極に付着したトナーをクリーニングする電極クリーニング部材を備えることを特徴とする前記１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、像担持体上に基準パターンのトナー像を形成し、形成されたトナー像のトナーをトナーセンサで検知し、検知結果からトナー往復運動させる電極へのトナー付着の有無を検知している。そして、トナー付着の有無の検知結果により前記電極の電極条件を設定している。これにより、常に適正な前記電極条件のもとでトナーを往復運動させるトナー再配置が行われ、高画質の画像が安定して形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】先端欠けと、吸い込みと、掃き寄せを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図４】電極へのトナー付着検知制御のフローチャートである。
【図５】基準パターンのトナー像の例を示す図である。
【図６】トナーセンサの例を示す図である。
【図７】図６に示すトナーセンサの出力を示すグラフである。
【図８】画像形成工程のフローチャートである。
【図９】基準パターンのトナー像の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の他の例の全体構成を示す図である。
【図１１】トナーセンサの例を示す図である。
【図１２】図１１に示すトナーセンサの出力を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の他の例の全体構成を示す図である。
【図１４】図１３に示すトナーセンサの出力を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の他の例の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【００３０】
静電潜像及びトナー像を担持する像担持体としての感光体１は、ＯＰＣ感光体からなり、導電性のドラム基体上に形成された有機感光層を表面に有する。
【００３１】
２はスコロトロン帯電器からなる帯電装置、３はレーザ、発光ダイオードアレイ等を光源とする露光装置であり、画像データに基づいて発光し感光体１を露光する。帯電装置２と露光装置３とは、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成装置を構成する。
【００３２】
４は、現像装置であり、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤で磁気ブラシを形成し現像を行う。４Ａは、現像剤を現像領域に搬送し、現像領域において現像剤の磁気ブラシを支持する現像剤担持体としての現像ローラである。
【００３３】
４Ｂは、現像磁極、現像剤搬送磁極等の複数の磁極を有する磁界形成部としての磁石ロールであり、現像ローラ４Ａの中に固定配置される。
【００３４】
現像ローラ４Ａには電源４Ｃにより直流電圧に交番電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【００３５】
現像ローラ４Ａは回転して現像剤を現像領域に搬送する。感光体１と現像ローラ４Ａとが対向する現像領域においては、磁石ローラ４Ｂの現像磁極により磁気ブラシが形成され、磁気ブラシ現像が行われる。図示の例では現像ローラ４Ａは現像領域において、感光体１と反対方向に移動するが、現像ローラ４Ａを感光体１と同方向に移動させる現像方式を採ることもできる。
【００３６】
前者の現像方式は逆回転現像方式と呼ばれ、後者の現像方式は正回転現像方式と呼ばれる。
【００３７】
図示の現像装置４では、負帯電トナーを用いて負電荷からなる静電潜像を現像する反転現像が行われる。
【００３８】
５は半導電性の転写ベルトであり、記録材Ｐの搬送をするとともに、トナー像を感光体１から記録材Ｐに転写する。転写ベルト５には転写位置において、バックアップローラ７により転写電圧が印加される。６は感光体１をクリーニングするクリーニング装置である。
【００３９】
矢印のように反時計方向に感光体１が回転し、帯電装置２による帯電及び露光装置３による露光で、感光体１上に静電潜像が形成される。実施の形態においては、感光体１は負に帯電され、感光体１上には、負電荷からなる潜静電像が形成される。現像装置４においては、負帯電トナーにより潜像が現像される。現像により感光体１上に形成されたトナー像は転写ベルト５とバックアップローラ７とからなる転写装置により記録材Ｐに転写される。転写後の感光体１はクリーニング装置６によりクリーニングされる。
【００４０】
感光体１の移動方向に関して、現像装置４の下流に、電極１０が配置される。電極１０には、ＡＣ電源からなる電源１０Ａと、ＤＣ電源からなる電源１０Ｂとにより、交番電圧に直流電圧が重畳された電圧を印加することができる。
【００４１】
電極１０と、電源１０Ａと、電源１０Ｂとは、感光体１上に形成されたトナー像を構成しているトナーを再配置するトナー再配置部を構成する。
【００４２】
２０は感光体１上のトナーの濃度を検知するトナーセンサである。
＜トナー再配置＞
写真画像、模様画像等の面画像を磁気ブラシ現像によりトナー像を形成する場合、局部的な濃度不足である先端欠け、吸い込みや局部的な濃度過剰である掃き寄せなど、画質を低下させる現象が発生する。図２を用いて、先端欠け、吸い込み及び掃き寄せを説明する。図２は、基準パターンの画像データを用いて画像書き込みを行い、現像したトナー像を示す。
【００４３】
図２（ａ）は、正しい画像、即ち、画像データを忠実に再現した画像を示し、図２（ｂ）は磁気ブラシ現像により形成されたトナー像であって、画質を低下させる現象が発生したトナー像の濃度プロファイルを示す。基準パターンは図２（ａ）に示すように、高濃度部ＤＨと、低濃度部ＤＬと、中間濃度部ＤＭとからなる。
【００４４】
図２（ｂ）は現像により形成されたトナー像の濃度を検知した図１におけるトナーセンサ２０の出力で示している。トナーセンサ２０の出力は、高濃度で低く、低濃度で高い。
【００４５】
磁気ブラシ現像では、感光体１上に形成されたトナー像が、磁気ブラシにより摺擦されて、磁気ブラシが感光体に対して相対的に移動する方向に移動するという現象が起こる。その結果、トナー像の先端部にトナーが不足する部分Ａができて、トナー像の先端部の濃度が低下する。図２（ｂ）のＡで示す先端欠けはこのようなメカニズムで起こると考えられる。
【００４６】
また、高濃度部と低濃度部との境界部では、低濃度部を形成しているトナーが高濃度の静電潜像が形成する電界に引き寄せられるとともに、高濃度の画像を現像することによりトナーを失ったキャリアにカウンターチャージが発生し、該カウンターチャージによりトナーが引き寄せられて、トナーが低濃度部から高濃度部に移動する。結果として、低濃度部と高濃度部とか隣接する場合における境界部においてＢで示す濃度の低下が起きる。図２（ｂ）のＢで示す吸い込みはこのようなメカニズムで起こると考えられる。
【００４７】
さらに、磁気ブラシの摺擦による結果として、トナーが掃き寄せられて画像の後端部に高濃度部Ｃが形成される掃き寄せが起こる。
【００４８】
矢印は感光体１に対する磁気ブラシの相対的な移動方向を示すが、感光体１を基準として見たとき、逆回転現像方式においては、感光体１は図２（ｂ）において、座標軸上右方向に移動するので、Ａの部分が画像先端となる。したがって、逆回転現像方式では、先端欠けは画像の先端部において発生し、吸い込みは高濃度部に隣接する低濃度部の先端部において発生し、掃き寄せは画像の後端部に発生する。これに対して正回転現像方式においては、感光体１よりも現像ローラ４Ａの移動速度が大きいために、先端欠けは画像の後端部において発生し、吸い込みは高濃度部に隣接する低濃度部の後端部において発生し、掃き寄せは画像の先端部に発生する。
【００４９】
図２に示されていないが、磁気ブラシによる摺擦の結果として、均一濃度に形成されるべき画像が不均一濃度に形成されるがさつきが発生する。
【００５０】
以上説明した現象、即ち、先端欠け、吸い込み、掃き寄せ、がさつき等は、電極１０を用いたトナー再配置により修復することができる。
【００５１】
次に、トナー再配置による画像修復について説明する。
【００５２】
電極１０と感光体１との間に交番電界を形成することにより、トナー像が電極１０と感光体１との間を通過する際にトナーが電極１０と感光体１との間で往復運動する。この往復運動により、面画像を形成しているトナーの分布が均されて均一化する。その結果、先端欠け、吸い込み、掃き寄せ、がさつき等が修復されて高画質の画像が形成される。このように、感光体１と電極１０との間でトナーを往復運動させて画像を修復することをトナー再配置と呼ぶ。トナー再配置では、電極１０に少なくとも交番電圧が印加されるが該交番電圧に直流電圧を重畳してもよい。
【００５３】
前記に説明したトナー再配置においては、電極１０の電極条件が適正であることが必要であり、該電極条件が適正でないと良好な画像修復は行われない。
【００５４】
電極１０には、電源１０Ａ、１０Ｂにより直流電圧に交番電圧が重畳された電圧が印加されるが、適正な電極条件となるような電極条件の調整は、前記交番電圧のピーク値及び前記交番電圧の周波数の少なくともいずれか一つを調整することにより行われる。
【００５５】
電極条件が適正でないと電極１０にトナーが付着する。電極１０に付着したトナーはトナー像を形成していたトナーであり、トナー再配置においてトナー像からトナーが奪われることになって画質を低下させる。したがって、トナー再配置では電極１０にトナーを付着させないことが必要である。
【００５６】
電極条件の調整はこのような条件を満たすように行われる。即ち、電極１０の電極条件の調整では、トナー再配置において電極１０にトナーが付着しない電極条件が設定される。
【００５７】
このために基準パターンのトナー像を形成し、形成されたトナー像に対してトナー再配置が実行される。さらに、トナー再配置における電極１０へのトナー付着の有無が検知され、トナー付着の有無の検知結果を電極１０の電極条件の設定にフィードバックすることにより、電極１０へのトナー付着を起こさない電極条件が設定される。具体的には、電極１０へのトナー付着が検知された時には、電源１０Ａの出力のピーク電圧を低くする又は電源１０Ａの出力の周波数を高くする、という方向での調整が行われる。ピーク電圧を低くする又は、周波数を高くする調整は、トナー再配置において、トナーの往復運動を小さくする方向での調整である。
【００５８】
次に、電極１０の電極条件を調整する調整制御について、図３、４を用いて説明する。
【００５９】
図３は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。
【００６０】
図３において、制御部ＣＳは画像形成や次に説明する電極条件の調整において画像形成装置の各部を制御する。制御部ＣＳにはトナー付着検知部ＣＳＡと電極条件を制御する電源制御部ＣＳＢとが設けられる。トナー付着検知部ＣＳＡは電極１０へのトナー付着の有無を検知し、電源制御部ＣＳＢはトナー付着検知部ＣＳＡの検知結果に基づいて電源１０Ａを制御する。電源１０Ａの制御により電極１０の電極条件が調整される。ＥＦは図１における帯電装置２と露光装置３とからなる潜像形成装置である。ＭＴは図１における現像ローラ４Ａを回転駆動するモータである。
【００６１】
図４は基準パターンのトナー像を用いて電極１０へのトナー付着の有無を検知する制御のフローチャートである。
【００６２】
ステップＳＴ１において、感光体１上に基準パターンのトナー像が形成される。図５に基準パターンの一例を示す。図５において、ＰＴ１、ＰＴ２は基準パターンのトナー像であり、例えば、サイズ：５ｍｍ×５ｍｍ、均一な中間濃度の画像からなる。感光体１上には基準パターンのトナー像ＰＴ１と基準パターンのトナー像ＰＴ２が形成されるトナー像ＰＴ１と、トナー像ＰＴ２とは同一濃度であり、感光体の移動方向に並んで配置される。
【００６３】
ステップＳＴ２において、トナー再配置が行われる。ＳＴ２では、電源１０Ａが所定の交番電圧を出力し、電源１０Ｂが所定の直流電圧を出力する。前記所定の交番電圧と前記所定の直流電圧は初期値として電極１０に印加される。なお、ＳＴ２では、基準パターンのトナー像ＰＴ１が電極１０の位置を通過する際には、電極１０には電圧が印加されず、トナー像ＰＴ２が通過する際に前記所定の交番電圧及び前記所定の直流電圧が電極１０に印加される。
【００６４】
ステップＳＴ３において、基準パターンのトナー像を形成しているトナーの検知が行われる。このトナー検知は、基準パターンのトナー像ＰＴ１、ＰＴ２を形成しているトナーの量をトナーセンサ２０で検知することにより行われる。ＳＴ３では、トナー再配置が行われないトナー像ＰＴ１のトナーと、トナー再配置が行われたトナー像ＰＴ１のトナーとが検知される。
【００６５】
図６はトナーセンサ２０の一例の構成を示す。図６に示すように、トナーセンサ２０はＬＥＤからなる発光素子２０Ａとホトトランジスタからなる受光素子２０Ｂとを有する。発光素子２０Ａから光の反射光を受光素子２０Ｂにより受光して、感光体１上のトナーの濃度が検知される。トナーの量はトナーの濃度に比例するので、トナーセンサ２０のトナー濃度の検知により、感光体１上のトナーの量が検知される。
【００６６】
トナーセンサ２０は図７に示す電圧を出力するが、図示のように、出力電圧がトナー量に反比例する範囲がトナー再配置作用の検知に用いられる。即ち、トナーセンサ２０の出力がトナー量に反比例するように、基準パターン用の画像データの値が設定される。なお、図７（ａ）はイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーに対する検知出力であり、図７（ｂ）は黒トナーに対する検知出力である。カラー画像形成においては、各色のトナー像について、トナー像ＰＴ１、ＰＴ２を形成し、トナー像ＰＴ１、ＰＴ２を形成しているトナーの量が検知される。
【００６７】
図７において、ｔ１はトナー再配置を受けていない基準パターンのトナー像ＰＴ１のトナー量であり、ｔ２はトナー再配置を受けている基準パターンのトナー像ＰＴ２のトナー量である。
【００６８】
ステップＳＴ４において、電極１０へのトナー付着がされる。ｔ１に対応するセンサ出力ｖ１とｔ２に対応するセンサ出力ｖ２との差ｖ２−ｖ１が、感光体１から電極１０に移ったトナーの量を表している。図３におけるトナー付着検知部ＣＳＡは差ｖ２−ｖ１を計算する。差ｖ２−ｖ１は感光体１から電極１０に移ったトナーの量を表すので、差ｖ２−ｖ１の計算により電極１０へのトナー付着が検知される。
【００６９】
図８は電極条件を適正化する制御が組み込まれた画像形成工程のフローチャートである。なお、以下の制御は図３の制御部ＣＳにより行われるが、この制御のうちの電源１０Ａ、１０Ｂの制御は電源制御部ＣＳＢにより行われる。
【００７０】
ステップＳＴ１１において、最高濃度補正が行われる。最高濃度補正は、例えば、図１における現像ローラ４Ａの回転速度を調整することにより行われ、所定の最高濃度を出すように現像ローラ４Ａの回転速度が調整される。この回転速度の調整はモータＭＴを制御することにより行われる。
【００７１】
ステップＳＴ１２において、電源１０Ｂの出力Ｖｄｃｅ、即ち、電極１０に印加される直流電圧が設定される。出力Ｖｄｃｅは現像ローラ４Ａのバイアスの直流成分Ｖｄｃを基準として設定される。例えば、現像ローラ４Ａに印加されるバイアスの直流成分Ｖｄｃに所定値を加えた電圧が電源１０Ｂの出力Ｖｄｃｅとして設定される。
【００７２】
ステップＳＴ１３において、電源１０Ａの出力のピーク電圧Ｖａｃｅ、即ち、電極１０に印加される交番電圧のピーク値が設定される。ピーク電圧Ｖａｃｅとしては、図８の制御の開始時における現状ピーク電圧が用いられる。
【００７３】
ステップＳＴ１４において、電極１０へのトナー付着が検知される。トナー付着の検知は図４に示し前記に説明したトナー付着検知、即ち、基準パターンのトナー像ＰＴ１、ＰＴ２の形成とトナーセンサ２０により感光体１上のトナー検知とトナー像ＰＴ１、ＰＴ２に対するトナーセンサ２０の出力の差の計算とを行うステップである。
【００７４】
ステップＳＴ１５において、トナー付着の有無が判断される。この判断では、トナーセンサ２０の出力の差ｖ２−ｖ１が所定値以上か否かを見ることにより行われる。電圧差ｖ２−ｖ１が所定値以上であれば、トナー付着有り、所定値未満で有ればトナー付着無しと判断される。
【００７５】
トナー付着無しと判断された場合には（ＳＴ１５のＮｏ）、ステップＳＴ１８のプリント、即ち、画像形成が行われる。画像形成においては、ＳＴ１２において設定された出力Ｖｄｃｅ及びＳＴ１３において設定されたピーク電圧Ｖａｃｅからなる電極条件でトナー再配置が行われる。なお、図８の例では、トナー再配置における電極条件のうちの交番電圧の周波数及び直流電圧は一定である。
【００７６】
トナー付着有りと判断された場合には（ＳＴ１５のＹｅｓ）、ステップＳＴ１６において電極１０をクリーニングするクリーニング工程であるトナー吐き出しが行われる。ＳＴ１６のトナー吐き出しは次のように行われる。
【００７７】
電源１０Ａが交番電圧を出力するとともに、電源１０Ｂがトナーと同極性の電圧を出力する。図示の例では、電源１０Ｂが負の電圧を出力する。このような電極条件により電極１０上のトナーが感光体１に移動して電極１０がクリーニングされる。
【００７８】
ステップＳＴ１７において、電極１０に印加される交番電圧のピーク値の調整が行われる。この調整においては、電源１０Ａの出力のピーク電圧Ｖａｃｅが初期値より所定値だけ、例えば、５０Ｖ低い値に調整される。この調整はトナー再配置においてトナーの往復運動を小さくするものであり、電極１０へのトナーの付着を抑制する方向の調整である。
【００７９】
ＳＴ１７において、電極条件を調整した後ＳＴ１４に移行し、以後ＳＴ１４〜ＳＴ１７が繰り返される。
【００８０】
ＳＴ１７における電極条件の調整を含む工程の繰り返しにより、トナー再配置における電極１０へのトナー付着を起こさない電極条件下でトナー再配置が実行され、先端欠け、吸い込み、掃き寄せ、がさつき等の画質を低下させる現象を防止した画像形成が行われる。
＜本発明の他の実施の形態＞
本発明を、一実施の形態を用いて説明したが、本発明の他の実施の形態を以下に説明する。
【００８１】
図９は基準パターンを用いた電極１０へのトナー付着検知の第２例を示す。
【００８２】
図１における感光体１上に図９に示す１個の基準パターンのトナー像ＰＴが形成される。
【００８３】
基準パターンが形成された感光体１を２回転させ、１回目の回転時には、トナー再配置を実行しないで、基準パターンのトナー像ＴＰのトナーを図１のトナーセンサ２０で検知する。
【００８４】
２回目の回転時に、電極１０の電極条件をトナー再配置の電極条件を設定して、基準パターンのトナー像ＰＴに対してトナー再配置を実行する。トナー再配置後の基準パターンのトナー像ＰＴのトナーをトナーセンサ２０で検知する。
【００８５】
感光体１の１回目の回転時のトナーセンサ２０の出力と、感光体１の１回目の回転時のトナーセンサ２０の出力との差から電極１０へのトナー付着を検知する。この場合、１個の基準パターンのトナー像によりトナー付着が検知されるので、検知誤差が少ない。
【００８６】
図１０は基準パターンを用いた電極１０へのトナー付着検知の第３例を示す。
【００８７】
図１０において、図１と同一部品は同一符号が付されている。図１０においては、電極１０の上流に上流トナーセンサ２０１が、下流に下流トナーセンサ２０２がそれぞれ配置される。図１０の例では、感光体１上に１個の基準パターンのトナー像が形成される。
【００８８】
上流トナーセンサ２０１は、電極１０によりトナー再配置を受けない基準パターンのトナー像のトナーを検知し、下流トナーセンサ２０２は、電極１０によりトナー再配置を受けた基準パターンのトナー像のトナーを検知する。
【００８９】
上流トナーセンサ２０１の出力と下流トナーセンサ２０２の出力との差から電極１０へのトナー付着が検知される。この場合、１個の基準パターンのトナー像を用い、感光体の１回の回転でトナー付着検知を行うことができるので、処理に要する時間を短くすることができる。
【００９０】
図１１はトナー像の高さを検知することにより感光体上のトナーの量を検知するトナーセンサの例を示す。図１１において、２１ａは半導体レーザからなる発光素子、２１ｂは位置センサ（ＰＳＤ）からなる受光素子、２１ｃは発光素子２１ａを駆動する駆動回路、２１ｄは増幅回路、２１ｅは演算制御回路、２１ｆはコリメータレンズ、２２ｇは結像レンズである。
【００９１】
発光素子２１ａからの光ビームを感光体１上のトナー像ＴＺに照射し、トナー像ＴＺの光学像を受光素子２１ｂ上に結像させる。受光素子２１ｂはその受光面における光ビームの入射位置に応じた電圧を出力する。
【００９２】
トナー像ＴＺの高さが、ｈ１、ｈ２、ｈ３のように異なる場合は、受光素子２１ｂにおける光ビームの入射位置が変化して受光素子２１ｂはｈ１、ｈ２、ｈ３に対応した異なる電圧を出力する。演算制御回路２１ｅは受光素子２１ｂを出力からトナー像ＴＺの高さの計測値を出力する。なお、受光素子２１ｂとしては、図示の位置センサに代えて、ＣＣＤ等の撮像素子を用いることができる。
【００９３】
このようにして、トナーセンサ２１はトナー像の高さを検知する。トナー像の高さは感光体上のトナーの量に比例するので、図１１に示すトナーセンサ２１により、トナーの量が検知される。トナーセンサ２１は感光体１上のトナーの量を高い精度で検知することができる。
【００９４】
図１２は図９のトナーセンサ２１の出力を示す。図１２において、縦軸はトナーセンサ２１により検知されたトナー像の高さであり、横軸はトナー量である。また、ｈ１はトナー再配置を受けていないトナー像の高さであり、ｈ２はトナー再配置を受けたトナー像の高さである。図１２におけるトナー像の高さの差ｈ１−ｈ２からトナー再配置における電極１０へのトナー付着が検知される。
【００９５】
図１３、１４は電位センサからなるトナーセンサを用いた例を示す。
【００９６】
２２は感光体１の表面の電位を検知する電位センサである。図１４は感光体１上のトナーの量と電位センサ２２の出力との関係を示しており、ｕ１はトナー再配置を受けていないトナー像の電位であり、ｕ２はトナー再配置を受けたトナー像の電位である。図１４に示す電位センサ２２の出力の差ｕ１−ｕ２から電極１０へとトナー付着が検知される。
【００９７】
図１５は電極１０をクリーニングする電極クリーニング部材を有する画像形成装置の例を示す。
【００９８】
図１５において、２３はスポンジ、不織布又はブラシからなる電極クリーニング部材であり、電極１０は実線で示す作動位置から点線で示すクリーニング位置へと移動可能である。電極１０を電極クリーニング部材２３に接触させ、移動させることにより、電極１０がクリーニングされ、電極１０に付着したトナーが除去される。図８のステップＳＴ１６において、電極１０に付着しているトナーを除去するトナー吐き出しが行われるが、このトナー吐き出しに代えて、或いは、図８のトナー吐き出しと併せて図１５において電極１０を実線の位置から点線の位置に移動させてクリーニングを行い電極１０に付着しているトナーを除去することができる。
【実施例】
【００９９】
実施例では図１に示す画像形成装置が下記の条件で用いられた。
共通条件：
・環境：  ＮＮ
・感光体直径：  ６０ｍｍ
・現像ローラ直径：  ２５ｍｍ
・現像ローラ表面速度：  ７２０ｍｍ（逆転現像）
・現像ローラ〜感光体隙間：  ０．３０ｍｍ
・現像ローラ上現像剤搬送量：  ２２０ｇ／ｍ２
・画像形成装置：  モノクロ８０ｐｐｍ機（プロセス速度４００ｍｍ／ｓ）
・トナー径：            ６．５μｍ
・キャリア径：          ３３μｍ
・トナー濃度：          ７質量％
・現像器中現像剤量：    １０００ｇ
・テストスタート時  電極条件：    直流電圧ｄｃｅ  −６００Ｖ、交番電圧ピーク値Ｖａｃｅ  ２．５ｋＶ  周波数＝９ｋＨｚ  ｇａｐ（感光体１と電極１０間の間隔）＝０．３ｍｍ
・がさつき、掃き寄せ評価パターン
・書き込みｄｐｉ＝６００で２００ｌｐｉのラインスクリーン、濃度ｄａｔａ＝１８０／２５５、の基準パターンのトナー像を形成し、形成されたトナー像の画質を評価した。
比較例：電極の汚れ検知、検知結果に基づく電極条件の制御ともに無し
実施例：１０００ｐ印字毎に、電極汚れを検知し、電極に印加される交番電圧のピーク値を調整する電極条件の調整にフィードバックする図８に示す制御を行った。図８のＳＴ１７における調整量を−５０Ｖとした。
【０１００】
なお、トナー付着検知は、図９に示す基準パターンを用いて行った。
【０１０１】
評価結果を表１に示す。表１に示すように比較例では電極にトナー堆積が発生し、電極に付着したトナーにより、カバレッジ３０％という高印字率画像のプリントにおいて、掃き寄せ、がさつきが発生した。これに対して、実施例においては、高印字率プリントにおいても、掃き寄せ、がさつきが発生せず、５０００プリントを通じて高い画質の画像が形成された。
【０１０２】
【表１】
0005446599.tif 000002
【符号の説明】
【０１０３】
１  感光体
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
１０  電極
４Ｃ、１０Ａ、１０Ｂ  電源
ＣＳ  制御部
ＣＳＡ  トナー付着検知部
ＣＳＢ  電源制御部
【図１】
0005446599.tif 000003
【図２】
0005446599.tif 000004
【図３】
0005446599.tif 000005
【図４】
0005446599.tif 000006
【図５】
0005446599.tif 000007
【図６】
0005446599.tif 000008
【図７】
0005446599.tif 000009
【図８】
0005446599.tif 000010
【図９】
0005446599.tif 000011
【図１０】
0005446599.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0005446599.tif 000016
【図１５】
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