(57)【要約】      （修正有）【課題】現像装置からトナーを強制排出し、ニュートナーを強制補給するトナーの入れ替え直後に発生するかぶりを防止する。【解決手段】現像装置からトナーを強制排出し、ニュートナーを強制補給するトナーの入れ替えを行ったときに、像担持体の帯電電位Ｖ０と現像バイアスの直流成分の電位Ｖｄとの電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を引き上げる制御を行う。【選択図】図４
2006234935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
前記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であって、直流成分を含む現像バイアス電圧を印加するバイアス電源を有する現像装置、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置及び、
前記現像装置からトナーを強制排出した後に、前記トナー補給装置を制御して、前記現像装置にトナーを強制補給する制御を行う制御手段を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、強制補給後の画像形成において、前記像担持体の帯電電位Ｖ０と前記直流成分の電位Ｖｄとの電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を標準値よりも大きくする制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記標準値は、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を大きくする前の値であ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】
前記像担持体は感光体からなり、前記帯電電位は未露光部電位である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】
前記制御手段は、前記帯電電位を制御することにより、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜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】
前記制御手段は、前記直流成分を制御することにより前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
画像率又はトナー消費率を検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記現像装置からトナーを強制排出するとともに、前記トナー補給装置を制御して、前記現像装置にトナーを強制補給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を強制排出量に応じて変える制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を大きく設定して画像形成を行った後に、標準の前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜に戻して画像形成を行う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】
前記制御手段は、標準の前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜に戻すまでの時間を強制排出量又は強制補給量に応じて変える制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の拡大制御における電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜のテーブルを記憶した不揮発メモリを有することを特徴とする請求項１〜９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】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、一般に、微粒子からなる乾式のトナーを用いて現像が行われる。
【０００３】
ところで、トナーの劣化と呼ばれる現象により画質が低下することが知られており、これに対する対策が研究され、発明が生まれている。そして、現像装置内での攪拌・搬送等において受けるストレスによりトナーの劣化が進行することも知られており、このことから分かるように、現像装置内にトナーが長期間止まっている場合に、現像装置内におけるトナーの攪拌・搬送作用でトナーの劣化が進み、画質低下が起こる。
【０００４】
トナーは現像により消費され、消費された分が補給により更新されるので、前記に説明したようなトナーの疲労は通常は発生し難いが、画像形成条件等の条件の如何によっては、トナーの劣化が進行して、画質の低下が問題となる。
【０００５】
特許文献１では、画素密度を検出し、検出された画素密度が低い場合に、現像装置中のトナーを強制的に現像装置から排出する発明が開示されている。
【０００６】
特許文献１の発明は、画素密度が低い場合には、現像装置の作動に対してトナーが消費される割合が少ないために、現像装置内にトナーが長時間止まってストレスを受け、トナーの劣化が進行することに対する対策である。
【特許文献１】特開２０００−２０６７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の段落０００３にも記載されているように、現像剤に外添されている物質、即ち、外添剤の変化が原因で、転写抜け、画像荒れ等の画質低下が起こる。
【０００８】
特許文献１のように、現像装置中のトナーを強制排出し、新しいトナー（以下ニュートナーと言う）を強制補給することにより、画質の低下はある程度改善されるが、十分ではないことが判明した。即ち、特許文献１のようにニュートナーの補給により、転写性が改善され、転写不良による転写抜けや画像荒れは防止されるが、現像性が改善されず、かぶりが発生する等の画質上の問題が解決されないことが判明した。
【０００９】
このような現像性に起因する画質の低下を発明者が追求した結果、ニュートナーによる入れ替え時に現像装置中のトナーの帯電量が変化することが判明した。図１を用いてこの現象を説明する。
【００１０】
図１はトナーの帯電量分布を示す。図において、Ｌ１は印字率５％の標準的な画像を形成した場合における現像装置中のトナーの帯電量分布、Ｌ２は印字率２％の低印字率画像を形成した場合における現像装置中のトナーの帯電量分布、Ｌ３は低印字率画像形成後に、トナーの強制排出及ニュートナーの強制補給によるトナーの入れ替えを行った場合のトナーの帯電量分布をそれぞれ示す。
【００１１】
図１から明らかなように、低印字率画像の形成により、トナーの帯電量ｑ／ｄ（トナー粒子１個１個の電荷量／トナー粒径）が低い側にシフトするが、ニュートナーの入れ替えにより、トナーの帯電量ｑ／ｄは更に、低い側にシフトする。
【００１２】
ニュートナーの入れ替え直後には、かぶりの発生やトナー飛散があるが、これは、トナーの入れ替えにより生ずる図１に示したトナー帯電量の低下が原因であると考えられる。
【００１３】
本発明は、トナーの疲労による画質の低下を防止し、且つ、現像装置におけるトナーの入れ替え時に発生するかぶりを防止して、常に高い画質の画像を安定して形成す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。
（請求項１）
像担持体、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
前記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であって、直流成分を含む現像バイアス電圧を印加するバイアス電源を有する現像装置、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置及び、
前記現像装置からトナーを強制排出した後に、前記トナー補給装置を制御して、前記現像装置にトナーを強制補給する制御を行う制御手段を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、強制補給後の画像形成において、前記像担持体の帯電電位Ｖ０と前記直流成分の電位Ｖｄとの電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を標準値よりも大きくする制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記標準値は、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を大きくする前の値であ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）
前記像担持体は感光体からなり、前記帯電電位は未露光部電位である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）
前記制御手段は、前記帯電電位を制御することにより、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜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）
前記制御手段は、前記直流成分を制御することにより前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項６）
画像率又はトナー消費率を検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記現像装置からトナーを強制排出するとともに、前記トナー補給装置を制御して、前記現像装置にトナーを強制補給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項７）
前記制御手段は前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を強制排出量に応じて変える制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項８）
前記制御手段は、前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を大きく設定して画像形成を行った後に、標準の前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜に戻して画像形成を行う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）
前記制御手段は、標準の前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜に戻すまでの時間を強制排出量又は強制補給量に応じて変える制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
（請求項１０）
前記電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の拡大制御における電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜のテーブルを記憶した不揮発メモリを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜１０の何れかの発明により、トナーの入れ替えを行った後の画像形成において発生するかぶりが十分に抑制され、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。
【００１６】
請求項６の発明により、低印字率の画像形成を連続したときに生ずる画質の低下が良好に防止され、高画質の画像を安定して出力する画像形成装置が実現される。
【００１７】
請求項７の発明により、トナーの入れ替え量に左右されず、かぶりを低減した画像を安定して出力する画像形成装置が実現される。
【００１８】
請求項８の発明により、トナーの入れ替え直後から、現像装置内のトナーの帯電が安定するまで十分にかぶりが低減され、変わらない画質の画像が形成される。
【００１９】
請求項９の発明により、トナーの入れ替え直後から、現像装置内のトナーの帯電が安定するまでの画像形成における画質が特に安定する。
【００２０】
請求項１０の発明により、装置の性質や各種条件に合わせて電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を細かく設定することができるので、かぶりをより良好に防止することが可能となり、より高い画質の画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の一例の全体構成を示す図２により本発明を説明するが、本発明は図示の例に限られない。
【００２２】
図２において、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは像担持体としての感光体、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは帯電装置、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは露光装置、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは現像装置、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは感光体の表面を清掃するためのクリーニング装置、２０は無端ベルトからなる中間転写体をそれぞれ示す。
【００２３】
イエロートナー像を形成する画像形成部Ｙは感光体１０Ｙ、帯電装置１１Ｙ、露光装置１２Ｙ、現像装置１３Ｙ及びクリーニング装置１４Ｙで構成され、
マゼンタトナー像を形成する画像形成部Ｍは感光体１０Ｍ、帯電装置１１Ｍ、露光装置１２Ｍ、現像装置１３Ｍ及びクリーニング装置１４Ｍで構成され、
シアントナー像を形成する画像形成部Ｃは感光体１０Ｃ、帯電装置１１Ｃ、露光装置１２Ｃ、現像装置１３Ｃ及びクリーニング装置１４Ｃで構成され、
黒トナー像を形成する画像形成部Ｋは感光体１０Ｋ、帯電装置１１Ｋ、露光装置１２Ｋ、現像装置１３Ｋ及びクリーニング装置１４Ｋで構成され、
帯電装置１１Ｙと露光装置１２Ｙ、帯電装置１１Ｍと露光装置１２Ｍ、帯電装置１１Ｃと露光装置１２Ｃ、帯電装置１１Ｋと露光装置１２Ｋはそれぞれ、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に静電潜像を形成する潜像形成手段を構成する。
【００２４】
各色毎の画像形成部の配置は中間転写体２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配置されており、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは中間転写体２０の張設面に接触し、接触点で中間転写体２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００２５】
中間転写体２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写体２０、１次転写装置２５、クリーニング装置２８等でベルトユニットＢＵを構成する。３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋはそれぞれ現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにトナーを供給するトナー補給装置である。
【００２６】
中間転写体２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００２７】
感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、例えば、外径６０φアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周にフタロシアニン顔料をポリカーボネートに分散させた塗布液を塗布することにより形成した有機半導体が用いられる。前記帯電電位は、感光体１０の表面電を電位センサ（図３に１７で示す）で検知し、検知結果により帯電装置の電源を制御するフィードバック制御により所望の値に制御される。
【００２８】
帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、放電電極及び制御グリッドを有するスコロトロン帯電器からなる。
【００２９】
読み取り装置ＳＵ又は外部機器からの画像データに対応する電気信号は半導体レーザで光信号に変換され、露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによる像露光が行われる。露光装置としては、半導体レーザを光源とする走査露光装置が用いられる。
【００３０】
現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは各々、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤を用い、現像バイアスとしては、直流成分の電圧Ｖｄ＝−２００Ｖ〜−７００Ｖ、交流成分の電圧Ｖａ＝０．５ｋＶ〜２．０ｋＶが印加される。交流成分は周波数ｆ＝２ｋＨｚ〜７ｋＨｚで用いられる。なお、交流成分の電圧Ｖａはピークツーピーク（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）電圧である。
【００３１】
トナーとしては、重合トナーが用いられ、キャリアとしては、樹脂コーティングキャリアが用いられる。
【００３２】
中間転写体２０は、体積抵抗率１０6Ω・ｃｍ、表面抵抗１０11Ω／□程度の半導電性無端ベルトからなり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ５０μｍ〜１５０μｍの半導電性シームレスベルトである。中間転写体２０のベルトテンション＝５０Ｎ程度である。
【００３３】
２５は１次転写装置であり、トナーと反対極性の直流電圧が印加され、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成されたトナー画像を中間転写体２０上に転写する。
【００３４】
転写電源には定電流電源が用いられ、環境温度と画像枚数をカウントするカウンタのカウント値に基づいて制御された電流が１次転写装置に印加される。１次転写装置２５を構成する転写ローラは５Ｎ程度の圧力で中間転写体２０に圧接する。
【００３５】
２６はアースローラ２２に当接および当接解除可能な発泡ローラからなる２次転写装置であり、中間転写体２０上に形成されたトナー画像を記録材Ｐに再転写する。
【００３６】
アースローラ２２及び２次転写装置２６はともに、１０7Ω／□程度の電気抵抗を有する。
【００３７】
２７は２次転写装置２６による転写が行われる転写位置に記録材Ｐを供給する給紙部、２８は記録材Ｐ上の未定着トナー像を定着する定着装置、２９は中間転写体２０をクリーニングするクリーニング装置である。
【００３８】
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、単色トナー像が形成され、１次転写装置２５により中間転写体２０に転写され、中間転写体上で重ね合わされてカラートナー像が形成される。中間転写体２０上のカラートナー像は２次転写装置２６により記録材Ｐに転写される。記録材Ｐに転写されたカラートナー像は定着装置２８により定着される。
【００３９】
転写後の感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋはそれぞれ、クリーニング装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋによりクリーニングされる。また、転写後の中間転写体２０はクリーニング装置２９によりクリーニングされる。
【００４０】
図３は画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ及び現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの部分を示す。これらの部分は同一の構造を有するので、符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して共通に図３に示す。
【００４１】
帯電装置１１は放電電極１１Ａ及び制御グリッド１１Ｂを有し、制御グリッド１１Ｂを制御することにより、感光体１０の帯電電位が制御される。制御グリッド１１Ｂは感光体１０の表面電位を検知する電位センサ１７が検知した電位に基づいたフィードバック制御され、感光体１０は、所望の一定電位に帯電される。
【００４２】
図３において、１３Ａはトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容する現像装置装置１３のケーシングで、現像スリーブ１３０の内側には、固定のマグネットロール１３２が内設される。１３３は現像スリーブ１３０を搬送される現像剤の量を規制する規制部材である。１３５、１３６は現像剤を攪拌搬送するスクリューである。トナーはトナー補給装置３０から現像装置１３内に供給される。
【００４３】
スクリュー１３５が配置された攪拌室ＤＢとスクリュー１３６が配置された供給回収室ＤＡとは仕切１３Ｂにより隔てられ、仕切１３Ｂには、図示しないが、スクリュー１３５、１３６の回転軸方向端部に現像剤が通過する通過穴が設けられる。
【００４４】
ハウジング１３Ａには、現像スリーブ１３０が感光体１０に対向する部分で開口が形成され現像領域Ｇが形成される。
【００４５】
現像は次のようにして行われる。
【００４６】
図３において、感光体１０がＷ０で示すように、現像スリーブ１３０がＷ１で示すように、スクリュー１３５が矢印Ｗ２で示すように、スクリュー１３６が矢印Ｗ３で示すようにそれぞれ回転して、現像剤がスクリュー１３５→スクリュー１３６→現像スリーブ１３０のように搬送され、現像領域Ｇにおいて、現像が行われる。図示のように、現像領域Ｇにおいて、感光体１０と現像スリーブ１３０とは反対方向に移動し、現像が行われる。
【００４７】
なお、現像スリーブ１３０には、バイアス電源Ｅ１及びＥ２により交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。バイアス電源Ｅ１は直流成分の電源であり、バイアス電源Ｅ２は交流成分の電源である。
【００４８】
本発明における制御の基本を図４により説明する。
【００４９】
図４において、横軸には画像形成装置の作動時間、縦軸には電位の絶対値をそれぞれとっている。横軸の作動時間は、現像装置の現像担持体（図３における現像スリーブ１３０）及び搬送・攪拌部材（図３におけるスクリュー１３５、１３６）が回転している時間であり、作動・停止が繰り返す場合には、断続する作動時間が積算される。たとえば、コピー釦が押されて、制御部が作動を開始しても、現像装置が停止している時間は図４の作動時間には算入されない。
【００５０】
電位｜Ｖｄ｜は直流現像バイアス電圧（図３における電源Ｅ１の出力）の絶対値を示し、電位｜Ｖ０｜は像担持体（図３における感光体１０）の帯電電位の絶対値を示す。像担持体が感光体の場合、電位Ｖ０は帯電後、露光を行わない未露光部電位である。直流現像バイアス電位Ｖｄは、現像において現像バイアス電圧として直流電圧が印加される場合は、現像バイアス電圧そのものであり、直流成分に交流成分が重畳された現像バイアスが印加される場合には、直流成分の電圧である。
【００５１】
標準状態においては、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜は標準値Ａに設定され、画像形成が行われる。
【００５２】
後に説明するトナーの入れ替えが実行された時点ｔ１において、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜は標準値Ａよりも大きな値Ｂに引き上げられる。そして、所定作動時間Ｔ後の時点ｔ２に標準値Ａに戻される。
【００５３】
電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜をＢに引き上げることにより、かぶりの発生が抑制されるので、図１に示すように、帯電量が低下したトナーを用いた現像を行っても、かぶりによる画質の低下が十分に防止される。画像形成を続けることにより、現像装置内で、現像剤の攪拌が行われ、トナーの帯電が進行する。このトナーの帯電の進行に応じて、図示のように電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を引き下げ、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の引き上げから時間Ｔ後に標準値Ａに戻すことにより、画像形成が安定して行われる。図４（ａ）に示す帯電電位Ｖ０は、図３における制御グリッド１１Ｂの電位を制御することにより得られ、電位センサ１７を用いたフィードバック制御により、像担持体を帯電電位Ｖ０に帯電することができる。
【００５４】
図４（ａ）は帯電電位Ｖ０を制御することにより、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御しているが、図４（ｂ）のように、現像バイアス電圧Ｖｄを制御することによっても、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御し、トナーの入れ替えにより起こる画質の低下を防止することができる。
【００５５】
図５は図２に示すカラー画像形成装置の制御系のブロック図である。
【００５６】
４０は全体を制御する制御部、４１は画像読取により生成した画像信号又は外部から受信した画像信号を処理して露光装置１２を駆動する画像信号を生成する画像処理部、４２は記録材のサイズ情報及び枚数の情報を生成する記録材搬送部、３０は現像装置にトナーを補給するトナー補給装置である。なお、図５における画像処理部４１は図２における露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを駆動する画像データを生成し、トナー補給装置３０は図２におけるトナー補給装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを共通に示す。そして、以下に説明する制御は、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおいて独立して行われる。
【００５７】
制御部４０は記録材に画像を形成する画像形成工程において、図２に示す画像形成装置の各部を制御して記録材に画像を形成するが、トナーの強制消費工程において、以下に説明する制御を行う。
【００５８】
制御部４０は画像処理部４１から画像記録用の画像信号の情報を取り込むとともに、記録材搬送部４２から記録材の情報を取り込み、画像信号の情報と記録材の情報とから画像率ＰＲが算出する。
【００５９】
画像率ＰＲは画像情報の累積値の画像総面積に対する割合であり、ＰＲ＝Ｇ／Ｓ×１００で表される。
【００６０】
Ｇは画像情報の累積値であり、制御部４０は画像処理部４１から画像情報を入力して累積値Ｇを算出する。２値画像の場合には、画像情報の累積値は黒画素ドットの累積値であり、多値画像の場合は、画素値の累積値である。
【００６１】
Ｓは画像領域総面積であり、記録材の搬送方向の長さの累積値に基づいて算出される。
【００６２】
図６に画像率算出の概念を示す。
【００６３】
画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に濃度が０でない画像Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂｎが形成される。
画像領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、画像間隔Ｃ１、Ｃ２を除外した像担持体Ｚの領域である。
画像領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、例えば、像担持体Ｚの幅方向に、像担持体Ｚの全幅に拡張するように、画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の幅を一定とし、長さのみを画像サイズに対応させた左下がりの斜線で示す領域である。
【００６４】
図６において、画像率ＰＲは（ΣＢｎ／ΣＡｍ）×１００で表される。図から明らかなように、計算においては、画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の像担持体Ｚの移動方向の長さの合計により計算される。
【００６５】
なお、画像率に代えて、トナー消費率を用いることもできる。
【００６６】
トナー消費率ＴＲは、画像情報の累積値の、現像装置の作動量に対する割合であり、ＴＲ＝Ｇ／Ｄ×１００で表される。
【００６７】
Ｄは現像装置内の現像スリーブや攪拌・搬送部材（図２における現像スリーブ１３０やスクリュー１３５、１３６）の回転量の累積値であり、制御部４０は現像装置１３を駆動する指令信号から作動量の累積値Ｄを算出する。
【００６８】
画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲの計算は、所定枚数Ｎの画像形成毎に実施され、検出手段としての制御部４０により計算される。
【００６９】
前記に説明した画像率としては、印字率、即ち、画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対する画像情報の量の割合を用いる、あるいは、画像領域（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３・・・）＋画像間隔（Ｃ１＋Ｃ２・・・）に対する画像情報の量の割合を用いるというような近似計算により計算することも可能である。
【００７０】
制御手段としての制御部４０は所定枚数の画像形成毎に、画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲを計算し、画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲが所定の閾値Ｒ０未満の場合には、トナーの強制排出とニュートナーの強制補給からなるトナーの入れ替えを行う。制御手段としての制御部４０は、また、トナーの入れ替えを行った後の画像形成において、図４に示した電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を拡大する。電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の拡大は制御部４０が帯電装置１１又は直流電源Ｅ１を制御することにより行う。
【００７１】
図７はこのようなトナーの入れ替え制御に伴って制御手段としての制御部４０が行う制御のフローチャートである。
【００７２】
制御部４０は次に説明する制御を行う。
【００７３】
ＳＴＥＰ１において、画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲを計算する。
【００７４】
ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で計算した画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲが所定値以上か否かを判定する。所定値以上であるときは終了し、所定値未満であるときは、ＳＴＥＰ３に移行し、トナーの強制排出を行う。トナーの強制排出は、制御部４０が画像処理部４１を介してを露光装置１２を制御することにより、感光体を最高値の光強度で露光し、現像を行うことによって、感光体上に図８に示すようなベタ画像ＢＧを形成することにより行われる。図８のベタ画像ＢＧを形成する現像により現像装置内のトナーが感光体に強制的に排出される。排出量は一定量であってもよいが、検出された画像率ＰＲ又はトナー消費率ＴＲに応じた量を排出するようにすることもできる。排出量は、図８に示すベタ画像ＢＧの面積又は濃度を変えることにより制御可能である。
【００７５】
ＳＴＥＰ３に続くＳＴＥＰ４において、トナーの強制補給を行う。強制補給はトナー補給装置を作動させることにより行われる。この強制補給においては、ほぼ排出量に等しい量のニュートナーが現像装置に供給される。
【００７６】
ＳＴＥＰ３、４によるトナーの入れ替えの後に、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を拡大する設定を行う（ＳＴＥＰ５）。この設定は、例えば、図４に示すように、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜をトナー入れ替え直後において高くし、画像形成枚数に従って、次第に低くし、標準値に復帰させるような設定であるが、段階的に引き下げる等、種々の制御の態様が可能である。
【００７７】
また、ＳＴＥＰ５における設定では、ＳＴＥＰ３、４におけるトナーの入れ替え量に応じて電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の拡大の程度を変えるようにすることも可能である。
【００７８】
ＳＴＥＰ３、４におけるトナー入れ替え量と、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜と、時間Ｔとの関係を予め設定したテーブルを制御部４０の不揮発メモリ（図５の４０Ｍ）に格納し、トナー入れ替え量に応じた電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御することにより、トナーの入れ替え時に発生しやすいかぶりを良好に防止することができる。
【００７９】
表１はこのようなテーブルの一例である。表中二重枠で囲まれた欄の数値は電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜であり、その単位はＶである。
【００８０】
【表１】
2006234935.tif 000003
【００８１】
以上説明したトナーの入れ替え及び電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜の制御は画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおいて独立して行われる。
【００８２】
以上中間転写体を用いた画像形成装置について説明したが、中間転写体を用いない画像形成装置、即ち、像担持体としての感光体上にトナー像を形成し、感光体上のトナー像を記録材に転写し定着する画像形成装置にも、本発明を用いることが可能である。
【実施例】
【００８３】
＜画像形成装置構成＞
図２に示した中間転写体を用いたカラー画像形成装置
・感光体及び中間転写体の線速度：Ｓ＝２２０ｍｍ／ｓ
・感光体：
ドラム径：φ６０ｍｍ
感光層：有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させた液の塗布により形成した膜厚２５μｍの感光層
・感光体非画像部電位：電位センサで検知しフィードバック制御（制御可能範囲は−２５０Ｖ〜−９００Ｖ）
・全露光電位：−４５Ｖ〜−１５０Ｖ
・露光：半導体レーザを光源とするレーザー走査方式
パワー：３００μＷ
・現像装置
トナー濃度センサ：キャリアの透磁率を検出するセンサ
現像バイアス：ＤＣバイアス：電圧−２００Ｖ〜−７００Ｖ、ＡＣバイアス：電圧０．５ｋＶｐ−ｐ〜２．０ｋＶｐ−ｐ、周波数２ｋＨｚ〜７ｋＨｚ
現像剤：乳化重合トナーと樹脂コーティングキャリアとの２成分現像剤
・中間転写体：シームレス半導電樹脂ベルト（材質ポリイミド）
表面抵抗率：１０11Ω／□
体積抵抗率：１０8Ω・ｃｍ
・１次転写手段：中間転写体背面に発泡ローラーを設置（外径φ２０、抵抗１０6Ω）し、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する
ローラ圧：５Ｎ
・中間転写体
ベルトテンション：５０Ｎ
・２次転写手段：中間転写体をバックアップローラと２次転写ローラで挟み込んだ構成で          バックアップローラと２次転写ローラの抵抗値：ともに１０7Ω
温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する
・中間転写体クリーニングブレード：ウレタンブレード自由長９ｍｍ、厚さ２ｍｍ、当接角１７°
＜実験＞
印字率５％（通常印字率）の画像と、印字率２％（低印字率）の画像を交互に形成し、画像率を検出し、検出値に基づいたトナーの入れ替えを行うという制御のもとに連続画像形成を行った。
【００８４】
実施例においては、表１に示す電位差テーブルに従って、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を制御し、比較例において、電位差｜Ｖ０−Ｖｄ｜を一定値に固定した。
【００８５】
図９は実施例及び比較例におけるかぶりの発生状況を示す。図中□は実施例のデータであり、△は比較例のデータであり、Ｈ０は満足できるかぶりレベルを示す。図９から明らかなように、比較例では、トナーの入れ替え時にかぶり面積率が上昇したが、実施例においては上昇せず、かぶりが十分に低い画像が安定して形成された。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】トナーの帯電量分布を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置を示す図である。
【図３】画像形成部における感光体、帯電装置、露光装置及び露光装置の部分を示す図である。
【図４】本発明における制御の基本を示す図である。
【図５】図２に示すカラー画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図６】画像率算出の概念を示す図である。
【図７】トナーの入れ替えに伴って、制御部が行う制御のフローチャートである。
【図８】ベタ画像を示す図である。
【図９】実施例及び比較例におけるかぶりの発生状況を示すフラフである。
【符号の説明】
【００８７】
１０、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ  感光体
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ  帯電装置
１２、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ  露光装置
１３、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ  現像装置
３０、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ  トナー補給装置
４０  制御部
Ｖ０  帯電電位
Ｖｄ  バイアス電圧
【図１】
2006234935.tif 000004
【図２】
2006234935.tif 000005
【図３】
2006234935.tif 000006
【図４】
2006234935.tif 000007
【図５】
2006234935.tif 000008
【図６】
2006234935.tif 000009
【図７】
2006234935.tif 000010
【図８】
2006234935.tif 000011
【図９】
2006234935.tif 000012