(57)【要約】【課題】本発明の目的は、本体の使用状態、使用環境によらず、填料を多く含む再生紙や輸入用紙を使用しても、画像流れレベルの誤検出を防ぎ、正確な画像流れレベルの検出を行い、その画像流れレベルに応じた画像流れ回復動作を実行することである。【解決手段】制御部は、複数のラインからなる第一のパターン画像と、第一のパターン画像とは画像流れが発生した場合の濃度変化が異なる第二のパターン画像であって、第一のパターン画像をなすラインより幅の太い複数のラインからなる第二のパターン画像を感光体ドラムに形成し、その第一及び第二のパターン画像の濃度を濃度センサにより検出し、その検出結果に基づいて感光体ドラムの表面状態を判断する。【選択図】    図１１
2014137552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体にトナー像を形成する画像形成部と、
前記像担持体に形成されたトナー像の濃度を検出するための検出手段と、
前記検出手段の検出結果から前記像担持体の表面状態を判断する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記像担持体の表面に、複数のラインを前記像担持体の回転方向に間隔をあけて形成した第一のパターン画像と、前記第一のパターン画像とは画像流れが発生した場合の濃度変化が異なる第二のパターン画像であって、前記第一のパターン画像を形成するラインより幅の太い複数のラインを前記像担持体の回転方向に間隔をあけて形成した第二のパターン画像を形成し、
前記像担持体の表面に形成した第一及び第二のパターン画像の濃度を前記検出手段により検出し、その検出結果に基づいて前記像担持体の表面状態を判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体に当接して前記像担持体を清掃する清掃手段を備え、
前記制御手段は、前記清掃手段により前記像担持体の表面を清掃して画像流れを回復する画像流れ回復動作を実行し、前記第一のパターン画像は、ライン幅ａとライン間隔ｂがａ≦ｂ＜５ａの関係をなす細線パターン画像であり、前記第二のパターン画像は、ライン幅ｃとライン間隔ｄが２ａ≦ｃ＜１０ａ、ｃ≦ｄ＜２ｃの関係をなす太線パターン画像であり、
前記制御手段は、前記検出手段により前記第一及び第二のパターン画像の濃度を検出し、検出した各パターン画像の濃度の、各パターン画像の基準となる正規濃度との変位から、画像流れレベルを判定し、その画像流れレベルに応じた時間、前記画像流れ回復動作を実行する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】
前記画像流れ回復動作の実行時間を決定する際に用いるテーブルを記憶しておくための記憶部を有し、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果から、前記記憶部に記憶されたテーブルに基づいて画像流れ回復動作の実行時間を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃手段により前記像担持体の表面の清掃を行う画像流れ回復動作は、前記像担持体にトナー像を形成しつつ、且つ、未定着のトナー像を記録材に定着する定着装置を所定の設定温度にて加熱させながら、前記像担持体を回転させて、前記清掃手段により前記像担持体の表面を清掃することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記パターン画像を通紙領域内の少なくとも前記像担持体の一周分の領域内に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一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、像担持体の表面を清掃して画像流れを回復する画像流れ回復動作を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムを帯電装置により帯電させ、露光装置により露光し、画像データに合せて静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像をトナーで現像し、トナー像をシートに転写後、定着させて画像形成が行われる。ここで、画像形成では、画像流れと言われる現象が生ずることがある。
【０００３】
ここで、前述の画像流れと言われる現象について説明する。帯電装置は比較的大きい電圧で放電等により感光体ドラムを帯電させており、この高電圧の放電現象によりオゾンや窒素酸化物等が発生し、感光体ドラム表面に付着する。この付着したオゾンや窒素酸化物等は、感光体ドラムの表面を酸化して親水性を増加させる。
【０００４】
そして、親水性の増加した感光体ドラム表面に、空気中の水分や結露等によって水分が付着すると、付着部分での感光体ドラムの表面の抵抗が下がり、画像形成する際に、帯電装置の帯電による電荷を感光体ドラム表面に保持できず、電位を保てなくなる。これにより、全体的に流れたような画像（画像流れ）が形成され、画像品質の低下の要因となる。この現象を画像流れと言う。
【０００５】
前述したような画像流れ現象が発生した場合、感光体ドラムにトナーを付着させ、ブレードや摺擦ローラ等により感光体ドラムを研磨して付着したオゾンや窒素酸化物等を取り除く、いわゆるエージングと呼ばれる方法により、画像流れの原因を取り除き正常な画像に回復させている。このような回復動作を行う構成として、以下の構成が知られている。
【０００６】
特許文献１には、感光体の表面に、画像流れを検出するための一定のパターン像を現像し、その濃度を濃度センサで測定し、濃度が設定した閾値以下の時、画像流れが発生したと判断して、画像流れ回復動作手段で感光体の表面を回復させる構成が記載されている。
【０００７】
また特許文献２には、感光体ドラムにトナーをのせ回転させて、清掃部材により研磨して感光体ドラムの表面の清掃を行う画像流れ回復動作が記載されている。そして、その画像流れ回復動作前に、感光体ドラム上に濃度検出用のパターン画像を形成し、検出体による前記パターン画像の読み取り、その読み取り結果から画像流れの発生レベルを判断し、その発生レベルに応じて画像流れ回復動作時間を変化させる構成が記載されている。
【０００８】
また特許文献３では、濃度検知用のトナー像の濃度に基づいて感光体ドラムの摩擦抵抗値を検出し、所定の摩擦抵抗値より大きい値が検出された時に、交流電圧を低下させる構成が記載されている。この構成によれば、放電生成物等の異物の感光体ドラムへの付着を防止することができ、摩擦抵抗値の上昇を抑制して、画像流れを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１２６２９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−３２７５８号公報
【特許文献３】特開２０１０−６０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、画像流れの発生を一定の閾値でしか判断しないため、軽微な画像流れが発生した状態が続く場合や、閾値を僅かに超えた場合でも、一定時間の画像流れ回復動作が施され、必要以上に画像流れ回復動作が行われる場合がある。即ち、画像流れ回復動作は、画像流れの発生レベルに合せて行えないという問題がある。
【００１１】
一方、特許文献２では、画像流れの発生レベルや装置の停止時間に応じて、エージング動作時間（画像流れ回復動作時間）を変化させることを行っている。しかしながら、濃度検出用のパターン画像がベタ画像、あるいはハーフトーンであるため、このパターン画像のパターン形成条件により画像流れレベルの濃度変化特性が変わることが考慮されていない。例えば、ベタ画像、あるいはハーフトーンのパターン画像の場合、耐久などによる現像性低下による濃度低下との区別が困難であり、軽微な画像流れに対する濃度変化が鈍いため、軽微な画像流れを検出することができない。また、画像流れレベルの悪化が進むと、一気に濃度が出なくなり、画像流れによる濃度低下を検出することはできるが、そのレベルになると文字画像等が解読できないレベルにまで達していて検出タイミングとしては手遅れに近い状態であり、正確に検知できる範囲も狭い。また、横罫線等のパターン画像の場合はメカ的なバンディング等の影響を受け易いライン幅、ライン間隔等があるため、バンディングの影響による濃度変化との区別が困難であり、画像流れレベルの誤検出をする可能性が高く、精度の高い画像流れレベルの検出ができない。
【００１２】
また、近年の環境問題の意識の高まりを受けて再生紙の使用が年々増加している。この再生紙には、紙質をあげるために従来の用紙に比べて多量の填料が添加されている。また近頃、海外から輸入された用紙が国内で広く使用されつつある。この輸入用紙には、国内用紙に比べて多くの填料が添加されている。また、これら再生紙、輸入用紙の紙粉は、給送搬送中に給送搬送部と摺動することで摩擦帯電して負極性に帯電しやすいが、用紙の両側端部は強く給送搬送部と擦れることが多いので、搬送上の材質によっては正極性側に帯電する紙粉量が増える。これらの紙粉が転写−感光体ドラム間に達したときに電気的に負極性に帯電された感光体ドラムに吸着される。そのため、通紙時に用紙両側端部位置の感光体ドラム上には紙粉が付着しやすく、感光体ドラム上の傷や製造上の研磨による微細な溝などの凹部に入り込み、画像流れ等の画像不良を引き起こす。
【００１３】
また、特許文献３では、上記のような紙粉を起因とした画像流れに対しては、感光体ドラム上に用紙の紙粉が付着することによる摩擦抵抗値の変化と、放電生成物が感光体ドラム上に付着することによる摩擦抵抗値の変化が合成されてしまう。そのため、画像流れレベルの誤検出をする可能性が高く、精度の高い画像流れレベルの検出ができない。また、特許文献３では静電気の影響を受けた紙粉を十分に考慮していないため、紙粉に起因する画像不良の対策としては十分ではない。
【００１４】
本発明の目的は、本体の使用状態、使用環境によらず、填料を多く含む再生紙や輸入用紙を使用しても、画像流れレベルの誤検出を防ぎ、正確な画像流れレベルの検出を行い、その画像流れレベルに応じた画像流れ回復動作を実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体にトナー像を形成する画像形成部と、前記像担持体に形成されたトナー像の濃度を検出するための検出手段と、前記検出手段の検出結果から前記像担持体の表面状態を判断する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記像担持体の表面に、複数のラインを前記像担持体の回転方向に間隔をあけて形成した第一のパターン画像と、前記第一のパターン画像とは画像流れが発生した場合の濃度変化が異なる第二のパターン画像であって、前記第一のパターン画像を形成するラインより幅の太い複数のラインを前記像担持体の回転方向に間隔をあけて形成した第二のパターン画像を形成し、前記像担持体の表面に形成した第一及び第二のパターン画像の濃度を前記検出手段により検出し、その検出結果に基づいて前記像担持体の表面状態を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、本体の使用状態、使用環境によらず、記録材として填料を多く含む再生紙や輸入用紙を使用しても、画像流れレベルの誤検出を防ぎ、正確な画像流れレベルの検出を行い、その画像流れレベルに応じた画像流れ回復動作を実行することができる。これにより、簡易な構成でも画像流れを的確に解消しつつ、画像流れ回復動作を必要最小限とし、トナー消費や消費電力の低減や印刷可能となるまでの使用者の待ち時間の短縮を可能とする画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の縦断面図である。
【図２】本発明の帯電装置の概念図である。
【図３】一般的な定着装置の詳細を表す図である。
【図４】本発明の感光体の層構成を表す図である。
【図５】本発明の濃度センサの概略構成図である。
【図６】（ａ）本発明の感光体ドラム１の周面展開図である。（ｂ）本発明の画像流れ検出用パターン画像イメージ図とＰ１，Ｐ２の定義である。
【図７】（ａ）画像流れ検出用パターン画像Ｐ１、Ｐ２の画像流れ発生時の濃度推移である。（ｂ）画像流れ発生前（正規濃度）の実際のライン拡大画像である。（ｃ）画像流れ発生後（濃度最大時）の実際のライン拡大画像である。
【図８】本発明の実施形態であるライン幅によるベタライン比である。
【図９】本発明のＰ１、Ｐ２のバンディング前後の紙上のトナーのモデル図である。
【図１０】（ａ）濃度センサの出力に応じて画像流れ回復動作実行時間を決定する際に用いるテーブルｔｂ１の一例である。（ｂ）画像流れレベルに応じたＰ１、Ｐ２の濃度センサの出力値の変化の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係わる画像形成装置本体Ｔの画像流れ回復動作制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。ここで、以下の実施の形態に記載されている装置構成、構成部品、構成部品の寸法、材質、及び形状、その他相対配置などは、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。
【００１９】
図１に、第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。本実施形態では、画像形成装置としてレーザビームプリンタを例示して説明する。
【００２０】
まず、図１を参照してレーザビームプリンタの構成を説明する。このレーザビームプリンタは、ＯＰＣやａ−Ｓｉ等の光導電層を有する像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、装置本体Ｔによって回転自在に支持されており、メインモータ（不図示）によって矢印Ａ方向に所定の速度で回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、感光体ドラム１を均一に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ２、静電潜像を形成するための露光手段であるレーザースキャナ３、静電潜像をトナーにより顕像化するための現像装置４、記録材Ｐに感光体ドラム１上のトナー画像を転写するための転写装置である転写ローラ５、感光体ドラム１上に残留する未転写トナーをクリーニングブレード６ａによって回収するクリーニング装置６が配設されている。
【００２１】
また、帯電ローラ２には、帯電ローラ２の表面を清掃する清掃ブラシ回転体４０が所定の圧力で押圧されている。清掃ブラシ回転体４０は、パイル織物からなるブラシ体４３を有し、帯電ローラ２に所定の圧力で押圧されて帯電ローラ２からの駆動入力で回転することにより帯電ローラ表面を清掃する。
【００２２】
装置本体Ｔの下部には、記録材Ｐを収納した給送カセット７が配置されており、感光体ドラム１の上部には定着装置８が配置されている。そして、装置本体Ｔの背面に画像形成動作等を制御する制御部１１と帯電ローラ２や現像装置４等に高圧を印加する高圧電源部１０が配置されている。制御部１１上には、画像形成動作等を実行する指令を出す本体ＣＰＵ１１ａや定着の温度制御等を実行する定着ＣＰＵ１１ｂ、およびプログラム等が格納されたメモリ１１ｃが搭載されている。なお、ここでの高圧電源部１０上には、直流電源と交流電源によって構成されている帯電印加電源１０ａと、直流電源と交流電源によって構成されている現像印加電源１０ｂと、正と負の各々の直流電源によって構成される転写印加電源１０ｃとが設けられている。プリンタの動作は、制御部１１上の各種ＣＰＵがメモリ１１ｃから必要なプログラムを読み出して各種制御を実行することによって実現される。
【００２３】
次に、上述構成のレーザビームプリンタの動作を、（１）帯電〜（２）露光〜（３）現像〜（４）転写〜（５）定着〜（６）クリーニングの順に沿って説明する。
【００２４】
（１）帯電
図２は本実施例での画像形成装置における接触帯電装置の詳細である。図示しないメインモータによって矢印Ａ方向に回転駆動された感光体ドラム１に所定の押圧で接触している帯電ローラ２は矢印Ｂ方向に回転駆動し（図１参照）、高圧電源部１０の帯電印加電源１０ａから所定の直流電圧（ＤＣ帯電方式）、あるいは所定の直流電圧と所定の交流電圧を重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）が帯電ローラ２の金属軸を通して帯電ローラ２から帯電バイアスとして印加される。これにより、所定の速度で回転駆動している感光体ドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される（本実施例においては、−５００〜−８００Ｖ）。また、本実施例においては帯電ローラ清掃ブラシ回転体４０にも帯電ローラ２に供給している帯電印加電源１０ａから分岐した同じ極性のバイアスが印加されている。なお、帯電ローラ清掃ブラシ回転体４０に印加するバイアスは、帯電ローラ２に印加する高圧電源と共通でも個別の電源でも構わない。
【００２５】
なお帯電ローラ２は、ローラ軸体（導電性支持体、芯金）を有する導電性弾性ローラである。帯電ローラ２は、ローラ軸体の両端部をそれぞれ軸受部材を介して回転自在に支持させ、ローラ軸線を感光体ドラム１のドラム軸線に対してほぼ並行に配列して感光体ドラム１に対して所定の押圧力で接触させて配設されている。本実施例において、この帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に従動して回転する。この帯電ローラ２にはローラ軸体（導電性支持体、芯金）上にパイル織物からなるブラシ４３で構成されている帯電ローラ清掃ブラシ回転体４０として図示しないバネの加重（本実施例においては片側１００〜３００ｇｆ）によって所定の押圧力で配設されている。なお、本実施例では、帯電ローラ２による接触帯電方式を採用しているが、帯電方式は感光体ドラム１を負極性に帯電させるものであれば、接触帯電方式でなくても構わない。
【００２６】
（２）露光
そして帯電後の感光体ドラム１は、その表面に対し露光手段であるレーザースキャナ３によって画像情報に基づいて画像露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。なお、本実施例では半導体レーザ（波長７８０ｎｍ）の走査露光によって露光がなされているが、感光体ドラム１上を露光できる方式であれば半導体レーザーでなくてもＬＥＤアレイによる露光であっても構わない。
【００２７】
（３）現像
露光によって形成された感光体ドラム１上の静電潜像は現像装置４によって現像される。本実施例での現像装置４は、アルミローラ表面にブラスト加工やカーボンをコートして所定の表面粗度を有するようにした現像スリーブ４ａを有している。現像装置４は、この現像スリーブ４ａに高圧電源部１０の現像印加電源１０ｂから所定の直流電圧と所定の交流電圧を重畳した現像バイアス（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）を印加して感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。なお、本実施例での現像方式は、一成分磁性ネガトナーを用いた一成分反転ジャンピング現像方式であるが、他にも感光体ドラム１に対して接触状態で現像する方法（一成分接触現像）や、現像剤であるトナーに対して磁性キャリアを混合し、この現像剤を磁気力により搬送して感光体ドラム１に対して接触状態で現像する方法（二成分接触現像）や、上記二成分現像剤を感光体ドラム１に対して非接触状態で現像する方法（二成分非接触現像法）があり、何れも好適に用いることができる。
【００２８】
（４）転写
感光体ドラム１上に現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転駆動によって転写ローラ５部に回転移動する。このタイミングに合わせて給送カセット７に収納されている記録材Ｐは、図示しない給送ローラや搬送ローラによって搬送され、感光体ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎに搬送される。そして、転写ニップ部Ｎに記録材Ｐが搬送されるタイミングで高圧電源部１０の転写印加電源１０ｃから転写ローラ５に現像剤と反対極性の所定の直流電圧が印加されることによって感光体ドラム１に付着したトナー像が記録材Ｐに順次静電的に転写される（本実施例においてはトナーがマイナス極性なので、その逆極性に当たるプラスの直流電圧（＋１〜５ＫＶ）を転写ローラ５に印加している）。本実施例においては感光体ドラム１と接触する接触転写ローラ方式を用いているが、他にもタングステンや金ワイヤに２０〜３０ＫＶの高電圧を印加して放電させる非接触コロナ放電転写方式でも、ＩＴＢからなる転写ベルトにトナー像を転写させた後に記録材Ｐへ転写させる中間転写ベルト方式でも構わない。また、本実施例における転写ローラ５は金属ローラ軸上にＮＢＲゴム（アクリルニトリルブタジエンゴム）とヒドリンゴムの混合ゴムを発泡させたスポンジゴムを配設したイオン導電性ゴムローラであるが、他にもＥＰＤＭゴム（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）にカーボンブラックを分散させた電子導電性ゴムローラでも構わず、何れも好適に用いることができる。
【００２９】
（５）定着
次に図３を用いて定着装置８について説明を行う。静電的にトナー像を担持した記録材Ｐは、図示しない搬送ガイドに沿って定着装置８に搬送される。定着装置８は、定着部材２１あるいは加圧部材２２を回転駆動させる定着モータＭ２と、ガイド部材２３に支持されてトナーを加熱する加熱部材２０（抵抗体及びアルミナで構成されるセラミックヒータ）と、この加熱部材２０を内包する筒状の回転体である定着部材２１（表層にＰＦＡやＰＴＦＥをコートした厚さ４０〜１００μｍのポリイミドフィルムからなる定着フィルム）と、この定着部材２１を加圧して定着ニップ部Ｎを形成する別の定着回転体で弾性を有する加圧部材２２（回転金属軸体２２ａ上に基層となるＥＰＤＭゴムやシリコンゴムあるいはフッ素ゴムを発泡させたスポンジゴム層２２ｂとシリコンゴムやフッ素ゴムあるいはフッ素樹脂など耐熱性を有した樹脂から形成される表層２２ｃによって構成される加圧ローラ）とを主要構成部材としてなる。プリント信号を受信すると定着ＣＰＵ１１ｂは加熱部材２０に所定の温度設定にするよう指示し、定着ＣＰＵ１１ｂはサーミスタ２４が所定の温度を検知するまでセラミックヒータ２０に通電を行うことで定着ニップ部Ｎにて加熱をし、未定着のトナーを記録材Ｐに定着させた後に記録材Ｐは図示しない機外の排出トレイに排出される。本実施例では、オンデマンド定着方式を用いているがこれに限定されるものではなく、トナーを記録材Ｐ上に定着させるものであればヒートローラ方式でも電磁誘導加熱方式でも構わない。
【００３０】
（６）クリーニング
一方、図１に示すようにトナー像転写後の感光体ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム１表面に残ったトナーや紙粉等がクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去される。クリーニング装置内に捕集されたトナーは図示しない回収トナー搬送スクリューによって機外に排出されて回収トナーボックス内に搬送される。本実施例におけるクリーニングブレード６ａは注型タイプを用いたブレードクリーニング装置６である。注型タイプとは型にゴム材などを流し込むことで所望の形状に成形するクリーニングブレードのタイプである。このゴムブレードの材質としては、一般的なものとして例えばポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマー等適度の弾性と硬度を有する材料であればいずれでもよい。特に、永久歪が小さいことを考えて、２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。この短冊状のゴムの厚みは通常１．０ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍが良い。本実施例では、注型タイプのクリーニングブレードを用いているがこれに限定されるものではなく、感光体ドラム上のトナーや紙粉、填料等を除去できるものであれば、板状接着タイプ、挟み込みタイプ、チップタイプのクリーニングブレードでも構わない。また、研磨効果のあるクリーニング方式であれば特にクリーニングブレードに限定されるものではない。
【００３１】
以上の（１）〜（６）動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００３２】
以下に本実施例における、機能材料である感光体ドラム１について詳細に説明する。
【００３３】
（２）感光体ドラム          
本実施例で用いた感光体ドラム１の概略構成を図４を用いて説明する。ただ、この感光体ドラムについては、長寿命を意識したもので、これに限るものではなく、また、今回説明する表面保護層は無くても良い。
【００３４】
本実施例で用いた積層型の感光ドラム１は、電荷発生物質を含有する電荷発生層５４と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層５５を、順次または逆順に積層した構成である。層５４＋５５が感光層である。さらに、感光層５３又は５４＋５５上に表面保護層５６を形成することも可能である。
【００３５】
また、電子輸送層の膜厚を最適化させるために、膜厚の幅を持たせる意味で、表面保護層５６を用いることが良い。少なくとも感光体ドラム１の表面層が、熱や可視光、紫外線などの光、さらに放射線により重合または架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。
【００３６】
そして、感光体としての特性、特に残留電位などの電気的特性及び耐久性の観点から、積層型の感光体ドラムが好ましい。すなわち、電荷発生層５４及び電荷輸送層５５を順次積層した機能分離型の感光体構成、または、この機能分離型の感光体構成で積層された感光層上に、さらに表面保護層５６を形成した構成を感光体ドラム１の長寿命化を図るため、本実施例で採用した。
【００３７】
表面保護層５６における、重合または架橋における化合物の硬化方法としては、感光体特性の劣化が少なく、残留電位の上昇が発生せず、十分な硬度を示すことができることから、好適には、放射線が用いられる。
【００３８】
この重合または架橋を発生させる際に使用する放射線としては、電子線またはガンマ線が望ましい。これらのうちの電子線を使用する場合、加速器として、スキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びラミナー型などのあらゆる形式を使用することが可能である。
【００３９】
また、電子線を照射する場合においては、感光体ドラム１における電気特性及び耐久性能を発現するために、照射条件としては、加速電圧を２５０ｋＶ以下とするのが好ましく、１５０ｋＶ以下がより好ましい。また、照射線量を、１０ｋＪ／ｋｇ以上１０００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内にするのが好ましく、１５ｋＪ／ｋｇ以上５００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内とするのがより好ましい。
【００４０】
加速電圧が上述の範囲の上限より大きいと、感光体特性に対する電子線照射による損傷、いわゆるダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上述の範囲の下限より少ないと、硬化が不十分となりやすい。また、線量が多い場合には感光体特性の劣化が生じやすいため、この観点から、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００４１】
また、重合または架橋が生じて硬化可能な表面層用の化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、及び硬化後に達成される硬度の高さの観点から、分子内に不飽和重合性官能基を含むものが好ましい。
【００４２】
さらに、不飽和重合性官能基を分子内に有する分子の中でも、特に、アクリル基、メタクリル基及びスチレン基を有する化合物が好ましい。
【００４３】
また、不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しの状態により、モノマーとオリゴマーとに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく、比較的分子量の小さいものを示す。他方、オリゴマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０程度の重合体である。また、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基が結合した、いわゆるマクロノマーを、表層用の硬化性化合物として使用することも可能である。
【００４４】
また、不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要とされる電荷輸送機能を満足させるために、化合物が電荷輸送化合物を採用することが、より好ましい。この電化輸送化合物の中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。
【００４５】
感光体ドラム１の支持体５１としては、導電性を有するものであれば良い。具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスなどの金属や、これらの合金を、ドラムまたはシート状に形成したものを挙げることができる。また、アルミニウム及び銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化錫などをプラスチックフィルムに蒸着したものを挙げることができる。また、導電性物質を単独または結着樹脂とともに塗布することにより導電層を設けた金属、または、プラスチックフィルムや紙などを挙げることができる。
【００４６】
また、導電性支持体５１の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層５２を設けることができる。
【００４７】
下引き層５２は、感光層５３又は５４＋５５の接着性改良、塗工性改良、支持体５１の保護、支持体５１の被覆、支持体５１からの電荷注入性改良、または感光層５３又は５４＋５５の電気的破壊に対する保護などのために形成される層である。
【００４８】
この下引き層５２の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミドを使用することができる。また、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、ニカワ及びゼラチンなどを使用することができる。これらの材料は、それぞれに適合した溶剤に溶解されて支持体５１の表面に塗布される。そして、この下引き層５２の膜厚は、好適には、０．１〜２μｍである。
【００４９】
感光体が機能分離型の感光体ドラム１である場合は、電荷発生層５４及び電荷輸送層５５を積層する。
【００５０】
電荷発生層５４に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）、ピリピウム、チアピリリウム系染料を挙げることができる。また、各種の中心金属及び結晶系、具体的には、たとえばα、β、γ、ε、及びＸ型などの結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料を挙げることができる。また、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン及びアモルファスシリコンなどを挙げることができる。
【００５１】
また、機能分離型の感光体ドラム１の場合、電荷発生層５４は、電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター及びロールミルなどの手段によって良好に分散する。そして、その分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、または電荷発生物質の蒸着膜など、単独組成の膜として形成される。ここで、この電荷発生層５４の膜厚は、典型的には、５μｍ以下であり、好適には、０．１〜２μｍである。
【００５２】
また、結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体及び共重合体を挙げることができる。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【００５３】
不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、上述した電荷発生層５４上に電荷輸送層５５として用いることができる。または、電荷発生層５４上に、電荷輸送層５５と結着樹脂とからなる電荷輸送層５５を形成した後に、表面保護層５６として用いることもできる。
【００５４】
そして、正孔輸送性化合物を表面保護層５６として用いた場合、その下層にあたる電荷輸送層５５は、適当な電荷輸送物質を、上述の電荷発生層用樹脂から選択可能で適当な結着樹脂とともに溶剤に分散または溶解する。そして、その溶液を、上述の公知の方法によって塗布し、乾燥させて形成することができる。
【００５５】
電荷輸送物質としては、たとえば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物を挙げることができる。また、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、またはカルバゾールなどの複素環化合物を挙げることができる。また、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを挙げることができる。
【００５６】
電荷輸送層５５における電化輸送物質の重量が、これらの範囲より小さいと、電荷輸送能が低下し、感度低下や残留電位の上昇などの問題点が発生する。この場合に、本例における電荷輸送層５５の厚みは、１０〜３０μｍの範囲である。
【００５７】
いずれの場合も、表面保護層５６の形成方法は、正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合または硬化反応させるのが一般的である。なお、あらかじめ正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させることにより硬化物を得た後、再度溶剤中に分散または溶解させたものなどを用いて、表面層を形成することも可能である。
【００５８】
また、上述の溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、及びスピンコーティングなどが知られている。そして、効率性／生産性の観点から、溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法が望ましい。なお、蒸着やプラズマ処理などの、その他公知の製膜方法を適宜選択することが可能である。
【００５９】
また、表面保護層中５６においては、導電性粒子を混入させることも可能である。この導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラックなどを挙げることができる。
【００６０】
これらの導電性粒子としての金属は、具体的には、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレス及び銀を挙げることができ、さらに、導電性粒子としては、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどを挙げることができる。
【００６１】
また、導電性粒子としての金属酸化物は、具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマスを挙げることができる。また、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。
【００６２】
また、これらの金属酸化物は、それぞれ単独で用いたり、２種類以上を組み合わせて用いたりすることが可能である。なお、２種以上を組み合わせる場合には、単に混合することも可能であり、固溶体や融着を施すことも可能である。
【００６３】
また、導電性粒子の平均粒径は、表面保護層５６の透明性の観点から、０．３μｍ以下にすることが好ましく、より好適には、０．１μｍ以下にすることが望ましい。さらに、上述した導電性粒子の材料において、透明性などの観点から金属酸化物を用いることが特に好ましい。
【００６４】
表面保護層５６中における導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の１つである。したがって、保護層の比抵抗は、１０８〜１０１３Ωｍ（１０１０〜１０１５Ωｃｍ）の範囲にすることが望ましい。
【００６５】
また、表面保護層５６中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することも可能である。このフッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化チレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂及び、これらの共重合体などが挙げられる。そしてこれらの中から少なくとも１種類以上を適宜選択するのが好ましい。
【００６６】
そして、上述のフッ素原子含有樹脂粒子としては、特に、４フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。なお、樹脂粒子の分子量や粒径は、適宜選択することが可能であり、必ずしも上述の分子量や粒径に限定されるものではない。
【００６７】
表面保護層５６中におけるフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層の全質量に対して、典型的には、５〜４０重量％であり、好適には、１０〜３０重量％である。これは、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が、４０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易くなり、５重量％より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が不十分になる可能性があるためである。分散性、結着性及び対候性をより向上させるために、表面保護層５６中に、ラジカル補足剤や酸化防止剤などの添加物を加えることも可能である。表面保護層５６の膜厚は、好適には、０．２〜１０μｍの範囲であり、より好適には、１〜５μｍの範囲である。
【００６８】
（３）トナー
本例において、静電潜像の現像のために使用されるトナーとしては、色成分剤、結着樹脂、脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合石油樹脂、ワックス、磁性剤等で形成された粒径７μｍのものが使用されている。
【００６９】
結着樹脂としては、従来公知の樹脂が使用できる。例えば、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−（メタ）アクリル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。かかるポリエステル樹脂はポリオール成分とポリカルボン酸成分から重縮合により合成される。使用されるポリオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ブタンジオールが挙げられる。また、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールＡ、ビスフェノール−Ａエチレンオキサイド付加物、ビスフェノール−Ａプロピレンオキサイド付加物などが挙げられる。ポリカルボン酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸が挙げられる。また、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸１，２，５ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチレンカルボキシプロパンテトラメチレンカルボン酸及びそれらの無水物が挙げられる。
【００７０】
また、トナー中に含まれる脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合石油樹脂はワックスの分散助剤として作用する。このため、樹脂中のワックス分散、低温定着性を維持したまま耐オフセット性、粉砕性、現像担持体へのワックスのフィルミングによる帯電劣化が原因の画像濃度低下、像担持体へのフィルミングによる被写体の画像不良の発生が著しく改善される。また、磁性現像剤に添加する場合も同様の効果が得られる。
【００７１】
この芳香族炭化水素共重合石油樹脂は、石油類のスチームクラッキングによりエチレン、プロピレンなどを製造するエチレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオレフィン及びモノオレフィンを原料として合成されたものである。下記のような脂肪族炭化水素モノマーと芳香族炭化水素モノマーを共重合させたものが望ましい。脂肪族炭化水素モノマーは、イソプレン、ピペリレン、２−メチル−ブテン−１、２−メチルブテン−２から選ばれる少なくも１種以上である。芳香族炭化水素モノマーは、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、インデン、イソプロペニルトルエンから選ばれる少なくも１種以上である。
【００７２】
芳香族炭化水素モノマーとしては、モノマー純度の高いピュアモノマーを使用すると、樹脂の着色や、加熱時の臭気を低く押さえることができるのでより好ましい。芳香族炭化水素モノマーの純度としては９５％以上、より好ましくは９８％以上である。芳香族炭化水素モノマーは、炭素数が９以上のモノマーからなる。このモノマーと脂肪族炭化水素モノマーから得られる共重合石油樹脂の場合には、炭素数が９未満の芳香族炭化水素モノマーと脂肪族炭化水素モノマーから得られる共重合石油樹脂に比べて結着樹脂、例えば、ポリエステル樹脂との相溶性がより高くなる。さらに、トナーの粉砕性や熱保存性を満足するために脂肪族炭化水素−炭素数９以上の芳香族炭化水素共重合体の構成としては芳香族炭化水素モノマー量が多いほうが好ましい。ただし、芳香族炭化水素モノマーの量が多すぎると、離型剤の分散性が悪くなる。一方、脂肪族炭化水素モノマーが多すぎると、熱保存性等が低下する。そのため、芳香族炭化水素モノマー量と脂肪族炭化水素モノマー量の重量は、９９：１〜５０：５０、より好ましくは９８：２〜６０：４０、さらに好ましくは９８：２〜９０：１０である。また、その使用量としてはトナー結着樹脂１００重量部に対して２〜５０重量部である。より好ましくは３〜３０重量部である。前記石油樹脂の量が２重量部未満の場合、ワックス分散に効果がなく、５０重量部を越えるとトナーが過粉砕性されやすくなり、現像機の中でトナーの粒子径が小さくなって、カブリが生じ、画像濃度が低濃度となり、現像性が低下するおそれがある。
【００７３】
更に、トナーの表面に表面処理剤（外添剤）として微粉体を付着させることにより、トナーの流動性を向上できる。これは、この様な微粉体として疎水性シリカ等を使用するが、疎水性シリカをトナーの表面に付着すると、流動性が向上するのみならず、トナーのクリーニング性及び帯電性も向上できる。
【００７４】
また、疎水性シリカ以外の微粉体も使用可能である。例えば、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、脂肪酸金属塩、ポリ弗化ビニリデン、ポリスチレンやマグネシウム、亜鉛、アルミニウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、マンガン、クロム、セリウム、ストロンチウム、錫等の酸化物の微粉体も使用可能である。また、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、錫酸バリウム、錫酸カルシウム等の複合金属酸化物である、無機酸化物微粉体も使用可能である。炭酸塩化合物としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等がある。これらの中でもカラートナーでは、疎水性シリカ、モノクロトナーではチタン酸ストロンチウムがよく用いられる。
【００７５】
なお、表面処理剤の使用量は、トナー１００質量部に対して、普通、質量として０．１〜２０％とする。
【００７６】
上記研摩粒子を表面処理剤として使用することでより効果が増す。ただし、この場合、この研摩剤に限って言えば、質量は１％以下にしなければならない。１％より多くいれると現像性、及び、濃度の低下に影響を及ぼす。
【００７７】
（４）画像流れレベル検出手段
次に、図１に基づき、本実施形態に係る検出手段としての濃度センサ９の配置、構成及びトナー像の読み取りについて説明する。
【００７８】
濃度センサ９は、感光体ドラム１に形成されたトナー像を読み取り、トナー像の濃度を検出するために設けられている。そして、この濃度センサ９は、画像流れ検出用のトナー像としての少なくとも２種類のパターン画像Ｐ１，Ｐ２を読み取る。本発明は、この画像流れ検出用の少なくとも２種類のパターン画像Ｐ１，Ｐ２の読み取り結果により画像流れレベルを正確に検出し、感光体ドラム１にトナーをのせ、クリーニングブレード６ａにより研磨して感光体ドラム１の表面の清掃を行う画像流れ回復動作の時間が画像流れレベルに応じて決定される点に特徴を有する。尚、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の画像データは、制御部１１内のメモリ１１ｃに記憶され、画像流れ回復動作実行前に読み出され、利用される。
【００７９】
この画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の読み取りのため、濃度センサ９は、例えば、図１に示すように、各画像形成ユニットにおいて、現像装置４と転写ローラ５の間に設けることができる。
【００８０】
次に、図５に基づき、濃度センサ９の概略構成を説明する。本実施形態の濃度センサ９は、発光部９１と受光部９２Ａ，９２Ｂを有し、発光部９１が感光体ドラム１の表面を照射する。このとき照射された光は偏光板９５ＡによってＰ波（入射面に平行な光）、Ｓ波（入射面に垂直な光）に分離されＰ波のみが感光体ドラム１上のトナー像へ到達する。トナー像へ照射された光は再びＰ波、Ｓ波の成分を持ちながら反射し受光部９２Ａ，９２Ｂへ照射されるが、入射時に再度偏光板９５ＢによってＰ波、Ｓ波に分離され、それぞれが受光部９２Ａ（Ｓ波反射光受光部），９２Ｂ（Ｐ波反射光受光部）へ照射され受光する。尚、発光部９１は、例えばＬＥＤやレーザダイオード等の発光素子で構成でき、受光部９２Ａ，９２Ｂは、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光により電流（電圧）を出力する受光素子で構成できる。
【００８１】
そして、受光部９２Ａ，９２Ｂの出力は、感光体ドラム１の表面の反射光を受けている場合と、トナー像の反射光を受けた場合とではＰ波、Ｓ波の強度比率が異なるためそれぞれの出力比率は異なる。又、トナー像の反射光を受けた場合でも、光のＰ波、Ｓ波の吸収度や反射率等の差により、読み取ったトナー像の濃度により、受光部９２Ａ，９２Ｂの出力比率は異なる。この出力比率を演算するため、受光部９２Ａと受光部９２Ｂの出力は、ＣＰＵ１１ａに入力される。そして、ＣＰＵ１１ａが受光部９２Ａ，９２Ｂの出力比率を演算する。
【００８２】
このように、トナー像の濃度や読み取ったトナー量と受光部９２Ａ，９２Ｂの出力比率には、対応する関係があり、その関係を予め実験等で取得しておき、例えば、制御部１１のメモリ１１ｃに、濃度と出力比率との対応関係をデータとして、例えば、テーブル化して記憶しておく。そして、濃度検出（測定の際）、受光部９２Ａ，９２Ｂの出力を受け、制御部１１に配されるＣＰＵ１１ａが、トナー量に応じ、各受光部９２の出力からトナー像の濃度を演算して、トナー像の濃度を検出することができる。
【００８３】
尚、図５に示すように、ＣＰＵ１１ａから発光部９１の発光のＯＮ／ＯＦＦや発光量の調整等のため、ＣＰＵ１１ａのディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部９３を設けることができる。又、ＣＰＵ１１ａで扱えるように、受光部９２Ａのアナログ出力をディジタル値に変換するＳ波用のＡ／Ｄ変換部９４Ａを設けることができ、又、受光部９２Ｂのアナログ出力をディジタル値に変換するＰ波用のＡ／Ｄ変換部９４Ｂを設けることができる。
【００８４】
次に、図６に基づき、本実施形態に係る画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２を説明する。図６は、本実施形態に係る画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の一例を示す図であり、（ａ）は、感光体ドラム１の周面の展開図、（ｂ）は、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の拡大イメージ図である。
【００８５】
図６（ａ）に示すように、例えば、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２は、感光体ドラム１の主走査方向の略中心位置に、感光体ドラム１の周回方向（副走査方向）に感光体ドラム１の少なくとも１周分以上形成される。画像流れ検出用パターン画像Ｐ１、Ｐ２が少なくとも感光体ドラム１の一周分の長さを必要とする理由としては、部分的な画像流れの発生を確実に検出するためである。そして、この画像を読み取る位置に濃度センサ９が配される。尚、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の形成位置及び濃度センサ９の位置は、中央位置に限られず主走査方向内（通紙領域内）において適宜設定できる。また、画像流れ検出用パターン画像のＰ１，Ｐ２は隣接して配置するとは限らず、主走査方向で適宜設定でき、複数の濃度センサを用いずに同じ濃度センサ９で画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２を読み取る場合は、感光体ドラム１の同じ位置に画像流れ検出用パターン画像Ｐ１を一周分以上形成した後に、画像流れ検出用パターン画像Ｐ２を一周分以上形成し、同一の濃度センサ９によって濃度を読み取っても構わない。また、その時の画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の形成する順序は特にどちらが先であっても構わない。
【００８６】
画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の主走査方向での幅は、濃度センサ９の読み取り範囲に合わせ、例えば、１０ｍｍ程度とすることができる。又、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の周回方向における長さは、画像流れの発生を感光体ドラム１の全周について確認するため、例えば、感光体ドラム１の周長と同長とすることができる。すなわち、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２は、感光体ドラムの通紙領域内の少なくとも一周分の領域内に形成される。これにより、画像形成装置本体Ｔが長時間停止し、感光体ドラム１の表面の一部に付着したオゾンや窒素酸化物等が付着することで、感光体ドラム１の一部分で画像流れが発生しても、その一部分の画像流れの発生を検出することができる。
【００８７】
画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、画像流れが発生した場合の濃度変化が異なるパターン画像となっている。画像流れ検出用パターン画像Ｐ１は、複数のラインを感光体ドラム１の回転方向に間隔をあけて形成した第一のパターン画像である。一方、画像流れ検出用パターン画像Ｐ２は、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１を形成するラインより幅の太い複数のラインを感光体ドラム１の回転方向に間隔をあけて形成した第二のパターン画像である。
【００８８】
具体的には、例えば、図６（ｂ）に示すように、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１は細線パターン、画像流れ検出用パターン画像Ｐ２は太線パターンである。濃度センサ９の読み取り範囲に合わせて、例えば、細線パターン（Ｐ１）のライン幅ａを６００ｄｐｉの１画素以下、ライン間隔ｂはａ≦ｂ＜５ａの範囲にし、太線パターンのライン幅ｃを２ａ≦ｃ＜１０ａ、ライン間隔ｄをｃ≦ｄ＜２ｃの範囲にする。この関係が満たすのであれば、現像性低下による濃度低下による濃度の変化との誤検出を防ぎ、軽微な画像流れから精度良く画像流れを検出することが可能となる。
【００８９】
また、上記画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の条件であれば、バンディングやショックブレ等による濃度変化に対しても画像流れとの区別ができるラインパターンであることを説明する。図８はベタライン比がピークとなるライン幅の説明図である。図９は細線パターンと太線パターンのバンディング前後の紙上トナーのモデル図である。
【００９０】
文字などの線画像において過剰のトナーが感光体ドラム１上に現像されてしまうため、一般的に、線画像の濃度は、面画像の最大濃度（ベタ濃度）よりも高くなる傾向がある。この原因は、同一の画像形成条件により形成されたベタ画像のトナー載り量に対して、線画像のトナー載り量の方が多くなる傾向があるためである。そして、同一の画像形成条件でベタ画像と線画像とを形成した際に、線画像のトナー載り量がベタ画像のトナー載り量に対してどれくらい多いかを示す比率をベタライン比と呼んでいる。ベタライン比は、ベタ画像のトナー載り量に対する線画像のトナー載り量の比率である。
【００９１】
ベタライン比が大きくなる要因は、所定幅以内の線画像の領域における現像電界のエッジ効果であって、数ドットのライン（画像形成装置本体Ｔでは、６００ｄｐｉで５ドットライン）でそれが顕著となる。そして、図９に示すように、ライン幅が太くベタライン比が大きい場合は、トナーの載り量が多いのでバンディング等の影響を受けると、トナーの層が崩れて単位面積あたりのトナーの占める面積が広がる。逆に、ライン幅が細くベタライン比が小さい場合は、トナーの載り量が少なくトナーの層が薄いため、バンディング等の影響を受けてもトナーは広がらないので単位面積当たりのトナーの面積はバンディング前後で変わらない。
【００９２】
結果的に、バンディング等の影響を受けると、ベタライン比が大きい太線パターンＰ２の場合は濃度が高くなるが、ベタライン比が小さい細線パターンＰ１の場合は太線パターンＰ２に比べて濃度に大きな変化はないので、画像流れと誤検知することはない。
【００９３】
次に、画像流れレベルの判定方法の順序の一例について下記に示す。
【００９４】
（１）感光体ドラム１の中央部に２種類の横罫線パターン画像Ｐ１，Ｐ２をドラム１周分形成する。
【００９５】
（２）各パターン画像の濃度センサ出力値から濃度値を算出する。
【００９６】
（３）ドラム１周分の濃度プロファイルを作成し、最大、最小、平均値を取得し、正規濃度と比較する。
【００９７】
（４）検出パターン１（細線パターン画像Ｐ１）の１周分の濃度平均値が正規濃度よりも低下していれば濃度最小値を選択する。
【００９８】
（５）検出パターン２（太線パターン画像Ｐ２）の１周分の濃度平均値が正規濃度よりも増加傾向であれば濃度最大値を選択し、低下傾向であれば濃度最小値を選択する。
【００９９】
（６）前述の（４）及び（５）で選択された部分が画像流れの最悪ポイントとし、その部分で画像流れレベルを判定する。
【０１００】
一例として、画像流れの最悪ポイントを基準にして画像流れレベルを判定したが、感光体ドラム１上の画像流れ検出パターンの平均値を基準にして画像流れレベルを判定することもユーザーが適宜変更することが可能である。
【０１０１】
図１に基づき、本発明の実施形態に係る画像形成装置本体Ｔのハードウェア構成の一例について説明する。
【０１０２】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置本体Ｔの各部、各部材の動作制御のため制御部１１が設けられる。制御部１１は、画像形成装置本体Ｔを構成する画像形成部の各部と接続され、例えば、感光体ドラム１等の回転、帯電、現像、転写、定着等の多様な制御を行う。
【０１０３】
そして、例えば制御部１１に、本体ＣＰＵ１１ａ、定着ＣＰＵ１１ｂ等が設けられる。前記本体ＣＰＵ１１ａ、定着ＣＰＵ１１ｂは、中央演算処理装置であり、制御用プログラム、データに基づき、画像形成装置本体Ｔの各部に制御信号を発し、各部からの信号を受け、各種演算等を行う。又、メモリ（記憶部）１１ｃは、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュＲＯＭ等の揮発性と不揮発性の記憶装置を組み合わせて構成される。メモリ（記憶部）１１ｃは、制御プログラム、制御データ、画像データ、設定データ等のデータを記憶する。
【０１０４】
又、図５で説明したように、制御部１１には、濃度センサ９が接続され、制御部１１は、濃度センサ９の発光部９１の発光を制御し、又、受光部９２Ａ，９２Ｂの出力を受け、メモリ（記憶部）１１ｃのデータを参照して、例えば、本体ＣＰＵ１１ａが、濃度センサ９が読み取ったトナー像の濃度を演算する。
【０１０５】
そして、本実施形態の画像形成装置本体Ｔでは、電源投入時や画像形成枚数が一定に達した場合、画像形成装置本体Ｔが印刷を終了してから一定時間を経過した場合等、任意の時点で、感光体ドラム１をトナーで研磨して清掃するための画像流れ回復動作が行われる。そして、画像流れ回復動作のためのプログラムやデータは、メモリ（記憶部）１１ｃに記憶され、制御部１１は、画像流れ回復動作実行時、このプログラムに基づき、レーザスキャナ３、感光体ドラム１、現像装置４、クリーニング装置６、定着装置８等を駆使して画像流れ回復動作を行う。
【０１０６】
具体的に、画像流れ回復動作とは、感光体ドラム１の周面全体にわたり、一定濃度（例えばベタ塗り）のトナー像を形成した状態で、クリーニング装置６のクリーニングブレード６ａを感光体ドラム１に当接させ、定着装置８の温調制御を所定の設定温度（例えば１１０℃）に保つように設定し、一定時間、感光体ドラム１を回転させ、定着装置８の温調制御により感光体ドラム１の表面を温めて感光体ドラム１上の水分を除去しながら研磨する。即ち、感光体ドラム１にトナーをのせ、クリーニングブレード６ａにより研磨し、放電生成物が水分と吸着しないように水分を除去しながら感光体ドラム１の表面の清掃を行う。尚、トナーには、研磨を効果的に行うため、研磨成分を含ませても良い。この感光体ドラム１の研磨により、付着した放電生成物、粉塵等の感光体ドラム１の汚れを除去することができる。放電生成物がタルクの含有した紙粉によって研磨で除去しきれない等の場合であっても、感光体ドラム１の表面を温めて水分を除去しているので、オゾンや窒素酸化物等の付着等を要因とする画像流れが解消される。
【０１０７】
この画像流れ回復動作自体は、従来、画像形成装置で行われることはあったが、本実施形態の画像形成装置本体Ｔは、画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の画像流れ発生時の濃度変化の特徴を生かし、現像装置４の現像性の低下やメカバンディング、ショックブレ等による濃度変化との誤検知を防ぐことが可能で、濃度センサ９の読み取り時の出力で、画像流れ回復動作の実行時間を変化させることを行っている。
【０１０８】
この画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の画像流れ発生時の濃度変化の特徴を図７（ａ）に示す。細線パターンＰ１は現像部における電界強度（エッジ効果）が弱く、ベタライン比が小さいため、画像流れに対して感度が高く、正規濃度から濃度が直線的に低下する。一方、太線パターンＰ２は細線パターンＰ１に比べて電界強度（エッジ効果）が強いため、画像流れレベルが悪化し始めると、徐々に潜像が広がり実際のライン幅である図７（ｂ）よりも太くなっていく。そして、図７（ｃ）のようにトナーの載る面積が広がり単位面積あたりのトナーの占める面積が大きくなり濃度が高くなる。さらに画像流れが悪化すると、潜像が浅く広がるのでトナーが載らなくなっていき、濃度は薄くなっていく。
【０１０９】
又、バンディングによる濃度変化はベタパッチ等の場合は画像流れによる濃度変化と惑わされることが多いが、バンディングの影響を受けにくい細線パターンＰ１と、影響を受けにくい太線パターンＰ２の両方の濃度を検出し、濃度と濃度変化の発生場所を比較することで、バンディングによる濃度変化か画像流れによる濃度変化かを確実に切り分けることができるので、画像流れレベルの誤検出は発生することはない。
【０１１０】
そこで、図１０に基づき、本発明の実施形態に係わる画像形成装置本体Ｔの画像流れ回復動作実行時間の決定について説明する。図１０（ａ）は、濃度センサ９の出力に応じて画像流れレベルを判定し、その画像流れレベルに応じて画像流れ回復動作実行時間を決定する際に用いるテーブルｔｂ１の一例を示す表図であり、図１０（ｂ）は画像流れレベルに応じたパターン画像Ｐ１，Ｐ２の濃度センサの出力値の変化の一例を示す図である。
【０１１１】
まず、図１０（ａ）について説明する。図１０（ａ）は、上述したように、濃度センサ９の出力に基づき画像流れ回復動作実行時間を決定する際に利用するテーブルである。このテーブルｔｂ１は、メモリ（記憶部）１１ｃに記憶させておくことができる。
【０１１２】
このテーブルｔｂ１の内、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２とは、濃度センサ９の出力に対し、本体ＣＰＵ１１ａが演算して得られた結果であり、濃度センサ９の受光部９２Ａと受光部９２Ｂの出力比率からパターン画像Ｐ１，Ｐ２の濃度値そのものを算出したものである。
【０１１３】
ここで、画像流れの度合が強いほど、感光体ドラム１上での表面抵抗が低下して電荷を保持できず、電荷が流れ、トナーを乗せる部分と乗せない部分との電位差が少なくなる傾向が現れる。言い換えると、レーザスキャナ３からのレーザ光により電荷がキャンセルされた画素に、電荷がキャンセルされていない部分の電荷が流れ込む。例えば、感光体ドラム１を負帯電させる場合、電荷がキャンセルされた画素の部分の電位が落ち込む。
【０１１４】
そうすると、画像流れレベルに応じて感光体ドラム１に付着するトナーの載り量、トナーの載る面積が、パターン画像Ｐ１，Ｐ２によって特有の傾向を示すので、画像流れレベルに応じて濃度も変化する。その一例として、示した図が図１０（ｂ）で、画像流れレベルに応じたＰ１，Ｐ２の濃度センサの出力値の変化を示している。
【０１１５】
この濃度センサ９の出力に対する濃度値がテーブルｔｂ１におけるＤ１、Ｄ２となる。例えば、濃度センサ出力値Ｄ１が、０〜１．５までの値をとるとすれば、０＜（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６）≦１．５となる。また、濃度センサ出力値Ｄ２が、０〜１．５までの値をとるとすれば、０＜（Ｙ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ４、Ｙ５）≦１．５となる。従って、例えば、Ｘ１＝０．２５、Ｘ２＝０．１、Ｙ１＝０．７５、Ｙ２＝０．８５のような値をとる。尚、各閾値Ｘ、Ｙは、０＜Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ４＜Ｘ５＜Ｘ６＜１．５、０＜Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３＜Ｙ４＜Ｙ５＜Ｙ６＜１．５の関係がある。
【０１１６】
そして、画像流れ回復動作実行時間は、濃度センサ出力値Ｄ１と各閾値Ｘ１〜Ｘ６、濃度センサ出力値Ｄ２と各閾値Ｙ１〜Ｙ５との比較を、例えば本体ＣＰＵ１１ａが比較を行い、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２の値により定められる。例えば、細線パターン画像Ｐ１の濃度センサ出力値Ｄ１がＸ６＜Ｄ１≦Ｘ５かつ太線パターン画像Ｐ２の濃度センサ出力値Ｙ１がＤ２≦Ｙ５ならば、図１０（ａ）に示すように、画像流れ回復動作実行時間は１２０秒と定められる。同様に、Ｘ４＜Ｄ１≦Ｘ３＝０．９かつＹ４＜Ｄ２≦Ｙ３ならば６０秒、Ｘ１≦Ｄ１＜Ｘ２かつＹ２＜Ｄ２≦Ｙ１ならば２０秒、０．６≦Ｄ１＜Ｘ１かつＹ１＜Ｄ２≦０．４ならば１０秒と定められる。細線パターン画像Ｐ１と太線パターン画像Ｐ２の濃度センサの出力値が図１０（ａ）の表に当てはまらなければ、現像性低下などによる濃度低下、あるいはメカ的なバンディング、ショック等による別要因の濃度変化と判断することができ、画像流れによる濃度変動との切り分けが可能となる。
【０１１７】
従って、画像流れレベルが軽いほど、所望のトナー濃度が得られ、文字、細線再現性等のレベルも良く、画像流れレベルが重い場合よりも画像流れ回復動作実行時間を短くする。尚、画像流れレベルを図１０（ａ）のテーブルｔｂ１の左端欄に記している。なお、図１０（ａ）では、レベル数が大きくなるほど重度の画像流れであるこをと示している。また図１０（ａ）では、画像流れの発生レベルを７段階に分けているが、更に多数の閾値Ｘを用いることで、より多段階のレベル分けを行うことができ、画像流れ回復動作実行時間も更に多段階に場合分けすることができる。又、本説明の画像流れ回復動作実行時間は例示であり、適宜設定される。
【０１１８】
次に、図１１に基づき、本実施形態に係る画像形成装置本体Ｔの画像流れ回復動作制御の一例について説明する。図１１は、本実施形態に係る画像形成装置本体Ｔの画像流れ回復動作制御の一例を示すフローチャートである。まず、図１１のスタートは、電源投入時やスリープモードからの復帰時、前回の画像流れ回復動作から一定枚数以上印刷した場合、メンテナンスを行うサービスマンによる画像流れ回復動作実行指示入力等、予め定められる画像流れ回復動作の実行タイミングに到った場合である。
【０１１９】
まず、制御部１１は、感光体ドラム１に画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２を形成する（ステップＳ１１）。即ち、制御部１１は、画像流れ回復動作実行前に感光体ドラム１上に一定濃度（基準となる正規濃度）の濃度検出用のパターン画像Ｐ１，Ｐ２（例えば、Ｐ１の正規濃度０．４、Ｐ２の正規濃度０．６）を形成する。尚、感光体ドラム１上に形成されたパターン画像Ｐ１，Ｐ２の濃度は濃度センサ９により読み取られる。
【０１２０】
そして、制御部１１は、濃度センサ９の発光を指示し（ステップＳ１２）、濃度センサ９により画像流れ検出用パターン画像Ｐ１，Ｐ２の読み取りを行わせる（ステップＳ１３）。制御部１１は、濃度センサ９からの読取出力を受け、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。次に、制御部１１は、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２と正規濃度の値とを比較し、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２の正規濃度からの濃度変位から画像流れレベルを判定する（ステップＳ１５）。そして、画像流れ回復動作の必要性を確認する（ステップＳ１６）。濃度センサ９の出力や濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２から、画像流れが発生していないと認められる場合、画像流れ回復動作をあえて行う必要が無いためである。例えば、上述のように、Ｄ１が０．４、Ｄ２が０．６である場合や、Ｄ１，Ｄ２が図１０（ａ）のテーブルｔｂ１に該当する濃度センサ出力値ではない場合等である。画像流れ回復動作を行う必要がないと判断されれば（ステップＳ１６のＮｏ）、処理は終了する。
【０１２１】
一方、画像流れ回復動作が必要と判断された場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、制御部１１は、メモリ（記憶部）１１ｃに記憶されるテーブルｔｂから、画像流れ回復動作実行時間を決定する（ステップＳ１７）。即ち、濃度センサ９は、パターン画像Ｐ１，Ｐ２の濃度を読み取り、制御部１１は、濃度センサ９の読み取り結果から画像流れの発生レベルを判断し、発生レベルに応じて画像流れ回復動作実行時間を変化させる。すなわち、制御部１１は、濃度センサ９の検出結果から感光体ドラムの表面状態を判断する。上述したように、画像流れ回復動作実行時間は、濃度センサ出力値Ｄ１，Ｄ２を元に決定される。そして、決定された画像流れ回復動作実行時間に基づき、制御部１１は、各部材に画像流れ回復動作を実行させる（ステップＳ１８）。
【０１２２】
次に、制御部１１は、再度の画像流れ回復動作の必要性を確認する（ステップＳ１９）。例えば、完全な画像流れ解消のため、画像流れの発生レベルが重度の場合に自動的に、又は、操作パネル等への入力等により、画像流れ回復動作実行回数が複数回以上（例えば２回）行う設定であれば、設定された実行回数までに到っていない場合、再度、画像流れ回復動作が必要と判断され（ステップＳ１９のＹｅｓ）、ステップＳ１１に戻る。一方、再度の画像流れ回復動作が必要なければ（ステップＳ１９のＮｏ）、画像流れ回復動作に関する制御は終了し、画像形成装置本体Ｔは、再度印刷可能状態となる。
【０１２３】
このようにして、本実施形態によれば、制御部１１は検出手段である濃度センサ９の検出結果に応じ、画像流れ回復動作時間を変化させるので、画像流れの発生レベルに応じ、確実に画像流れを解消する必要最小限の時間で画像流れ回復動作を行うことができる。又、従来はユーザーが視認できるレベルにまで濃度が薄くなったり、文字がかすれて判別できなくなるレベルにならないと、画像流れを検出することができなかったが、本実施形態によれば、軽微な画像流れの検出が可能となる。その結果、ユーザーが画像流れの現象を目にする前に画像流れの回復動作を実行することが可能になる。又、従来、画像流れの発生レベルが重度でも解消できるように、余裕を持たせて一定時間画像流れ回復動作が行われていたが、画像流れの発生レベルが低ければ、画像流れ回復動作時間が短くなるので、トナー消費量、消費電力を削減し、又、印刷可能までの使用者の待ち時間を短縮することができる。従って、低ランニングコスト、利便性、生産性の高い画像形成装置（例えば、画像形成装置本体Ｔ）を提供することができる。
【０１２４】
上記構成の濃度センサ９を組み込んで本体改造したＩＲ３０４５（キヤノン株式会社製）に上記内容の検討用ソフトにより動作させ、耐久試験を行った。高温高湿環境下（３０℃／８０％）でトナー載り量０．０２５ｇ／Ａ４サイズの画像を１枚間欠で通紙画像試験（２００Ｋ枚）を行い、出力紙の画像を（５０Ｋ、１００Ｋ、１５０Ｋ、２００Ｋ枚）確認した。非常に良好で写真画像、文字画像共に画像上問題ないものとなった。また、長期に渡って画像不良もなかった。
【０１２５】
さらに上記本体改造したＩＲ３０４５（キヤノン株式会社製）に上記内容の検討用ソフトにより低温低湿環境（１５℃／１０％）、通常環境下（２０℃／５０％）でトナー載り量０．０２５ｇ／Ａ４サイズの画像を１枚間欠で通紙画像試験（２００Ｋ枚）を行い、画像流れの誤検知によって印刷可能時間の延長が発生するか確認をした。通常、画像流れが発生しない環境での耐久確認で、印刷可能時間が延長することはなかった。現像性の低下による濃度低下、バンディング、ショックブレ等による濃度変動等で画像流れレベルの誤検知が発生していないことが確認できた。
【０１２６】
上述したように、本実施形態によれば、本体の使用状態、使用環境によらず、記録材として填料を多く含む再生紙や輸入用紙を使用しても、画像流れレベルの誤検出を防ぎ、正確な画像流れレベルの検出を行い、その画像流れレベルに応じた画像流れ回復動作を実行することができる。これにより、簡易な構成でも画像流れを的確に解消しつつ、画像流れ回復動作を必要最小限とし、トナー消費や消費電力の低減や印刷可能となるまでの使用者の待ち時間の短縮を可能とする画像形成装置を提供することが可能になる。
【０１２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
Ｐ    …記録材
Ｔ    …装置本体
１    …感光体ドラム
２    …帯電ローラ
４    …現像装置
６    …クリーニング装置
６ａ  …クリーニングブレード
８    …定着装置
９    …濃度センサ
１０  …高圧電源部
１１  …制御部
１１ａ …本体ＣＰＵ
１１ｂ …定着ＣＰＵ
１１ｃ …メモリ
９１  …発光部
９２Ａ，９２Ｂ …受光部
９５Ａ，９５Ｂ …偏光板
【図１】
2014137552.tif 000003
【図２】
2014137552.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
2014137552.tif 000009
【図１０】
2014137552.tif 000010
【図１１】
2014137552.tif 000011
【図７】
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【図９】
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