(57)【要約】【課題】  簡単、安価な方法でカブリを検出できるようにすると共に、トナーの劣化状態、画像濃度調節時の調節範囲の確認などを可能とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法及び顕在化装置の提供。【解決手段】  現像手段における現像バイアス、または／及び前記転写手段における転写バイアスを制御し、前記記録媒体上に縞模様を顕在化させてカブリを検出できるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図５
2005062858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式により像担持体上に潜像を形成し、現像手段によって現像してトナー画像を形成した後、該トナー画像を転写手段によって直接的または間接的に記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、
前記現像手段における現像バイアス、または／及び前記転写手段における転写バイアスを制御し、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項２】
請求項１に記載したカブリ顕在化方法において、前記現像手段における現像バイアスをオン／オフさせることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項３】
請求項１に記載したカブリ顕在化方法において、前記現像手段における直流現像バイアスを、絶対値の異なる少なくとも２つの電圧間で交互に切り替えることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載したカブリ顕在化方法において、前記現像手段における現像バイアスを段階的に変化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項５】
請求項１に記載したカブリ顕在化方法において、前記転写手段における転写バイアスをオン／オフさせることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項６】
請求項１に記載したカブリ顕在化方法において、前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと、該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替えることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項７】
請求項１に記載したカブリ顕在化方法において、前記現像手段における現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせ、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて、前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替え、前記記録媒体上に顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項８】
電子写真方式により像担持体上に潜像を形成し、現像手段によって現像してトナー画像を形成した後、該トナー画像を転写手段によって直接的または間接的に記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、
前記現像手段と前記転写手段との間にはトナー回収手段が配置されており、
予め規定された時間前記像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で前記現像手段によって前記像担持体を現像しつつ、前記回収手段で前記像担持体上のトナーを回収して、前記予め規定された時間が経過すると、前記回収手段から前記像担持体にトナーを吐き出しつつ、前記転写手段によって像担持体上のトナーを記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項９】
請求項８に記載したカブリ顕在化方法において、前記回収手段は画像形成を行う画像形成モードでは前記像担持体から離間され、トナー劣化程度を測定する劣化測定モードにおいて前記像担持体と当接されて、バイアス電圧をオン／オフ制御して、前記転写手段に与える転写バイアス電圧を画像形成時に印加する正転写バイアスと、該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替えることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１０】
各色毎の画像形成ユニットを有し、該各色画像形成ユニットによって順次中間転写体に各色トナー像を転写して、中間転写体上にカラートナー像を形成した後、該カラートナー像を転写手段によって記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、
前記各色画像形成ユニットの少なくとも一つでその像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像手段によって前記像担持体を現像して該像担持体にカブリトナーを形成して、該カブリトナーを前記中間転写体に転写する工程を複数回実行した後、前記中間転写体上のカブリトナーを前記転写手段によって記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載したカブリ顕在化方法において、前記工程の回数をＮ回として、前記記録媒体上に転写されたカブリトナーを画像濃度センサで検知した際のトナー濃度値を前記Ｎで除算して得られた結果を単位カブリレベルとするようにしたことを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載したカブリ顕在化方法において、前記画像濃度センサで予め前記記録媒体自体の表面濃度を計測して、前記トナー濃度値から前記表面濃度を減算した結果をカブリレベルとするようにしたことを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載したカブリ顕在化方法において、前記工程を実行する回数をカブリ蓄積回数として該カブリ蓄積回数を変化させつつ、前記カブリレベルを求めて該カブリレベルを基準カブリ曲線としてメモリに記憶し、カブリ調整を行うカブリ調整モードが実行されると、前記像担持体の表面電位及び前記現像バイアスを変化させるとともに、前記カブリ蓄積回数を変化させて前記カブリレベルを求めて複数の測定カブリ曲線を得て、該測定カブリ曲線と前記基準カブリ曲線とを比較して該基準カブリ曲線に最も近い測定カブリ曲線の表面電位及び現像バイアスを設定するようにしたことを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１４】
各色毎の画像形成ユニットを有し、該各色画像形成ユニットによって順次中間転写体に各色トナー像を転写して、中間転写体上にカラートナー像を形成した後、該カラートナー像を転写手段によって記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、
前記各色画像形成ユニットでその像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像手段によって前記像担持体を現像して該像担持体にカブリトナーを各色毎に中間転写体上で各色のカブリトナーが中間転写体の搬送方向の異なった位置に転写されるようにタイミングをずらして形成し、該カブリトナーを各色毎に前記中間転写体に転写した後、前記中間転写体上のカブリトナーを前記転写手段によって記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載したカブリ顕在化方法において、前記カブリトナーはブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの順に互いに重なり合うようにして前記中間転写体に転写するようにしたことを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法。
【請求項１６】
電子写真方式により潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像を現像してトナー画像とする現像手段と、前記像担持体上のトナー画像を直接的または間接的に記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置におけるカブリ顕在化装置において、
前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、前記転写手段に転写バイアスを供給する転写バイアス電源と、前記現像バイアス電源と転写バイアス電源を制御し、現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせる制御と、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて、転写バイアスを画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える制御とを行う制御手段とを有し、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置におけるカブリ顕在化方法及びカブリ顕在化装置に関し、特に、カブリの発生を簡単、安価な方法で検出でき、かつ、トナーの劣化状態、画像形成条件の適正範囲からの逸脱や画像濃度調節時の調節範囲の確認などを可能とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法及びカブリ顕在化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、いろいろな原因で、本来トナーが付着してほしくない用紙上の形成画像以外の部分である背景部分などにトナーが付着するカブリ現象が生じる。すなわち、一般的に現像装置内のトナーにはある割合で正規のトナーの帯電極性とは逆の帯電極性を有する逆極性トナーが存在するが、現像剤の劣化によってこの逆極性トナーの割合が多くなると、前記したように背景部分などに逆極性トナーが付着し、画像のコントラストが低下する。また、高温高湿などの環境条件の変化や感光体の劣化等による感光体残留電位の上昇等により、カブリが発生してしまうことがある。また、トナーの帯電が極端に低くなった場合も、特に２成分現像剤を用いた画像形成装置では、キャリアによるトナーの保持力が弱まって本来はトナーが付着してほしくない背景部分にトナーが飛んでしまう。
【０００３】
しかしながらこのようにカブリが生じると、単なる画像上の不具合だけにとどまらず、例えばカブリが発生している状態で印字を続けているとトナー消費量が多くなり、規定の印字枚数を印字できなかったり、また、紙間においても、カブリが発生している場合には廃棄トナー量が増加するといった問題が発生する。これらの問題は、カブリレベルが容易に認識できる場合は画像上の不具合として認識されるため問題ないが、カブリレベルが目視で容易に認識できない場合は、問題が発生するまで見過ごしてしまう危険性がある。
【０００４】
さらに、カブリ濃度は画像部（画像形成部分）の濃度と比較して通常極端に低いため、カブリ濃度の検知が困難であり、その結果、カブリレベルを判定することが困難となって、特に、画像上に均一にカブリがある場合、そのレベルを判断することが極めて難しくなってしまう。
【０００５】
こういったカブリを検出するための先行技術としては、例えば特許文献１に、１成分現像剤による反転現像方式により感光体表面を負帯電させ、露光によって電位の低下した部位に負帯電トナーを付着させるようにした画像形成装置において、転写部で正の転写バイアスを掛けたままとすると感光体が痛むため、潜像がない部分で転写バイアスをオフするようにしたが、今度は逆帯電（正帯電）トナーが記録紙に転写されてカブリとなるため、非画像部で転写バイアスをオフしたとき、感光体表面に付着する逆帯電トナーの量が許容値以下に減少するまで、現像バイアスを変化させる制御部を備えた画像形成装置が提案されている。
【０００６】
また特許文献２には、感光体の劣化や高温、高湿によって生じるカブリの増大を防ぐため、コピーをおこなう前に現像バイアスを−４０Ｖから−１００Ｖまで５Ｖきざみで変化させながら現像を実施し、それぞれのトナー濃度を赤外線などを用いたトナーセンサによって読み取り、最小二乗法によって現像バイアスとトナー濃度の関係を求めてカブリレベルＡを求め、そのＡが予め設定された基準値以下なら通常の現像バイアスで現像し、基準値以上の場合は現像バイアスに４０Ｖをプラスするようにした画像形成装置が示されている。
【０００７】
また特許文献３には、現像装置内に設けたトナー濃度センサで現像装置内のトナー濃度を所定値に規定し、感光体上に細い白黒マーク（ＯＤマーク）などを印字して感光体ドラムに対向して配置された光センサで読み取り、その結果で現像バイアスを変化させる、感光体ドラムの表面電位を下げる、露光部の露光エネルギーを上げる等の制御をおこなって、印字淡の制御、背面部の汚れの制御、クリーニング性能低下の制御、転写部の転写効率低下の制御、白地カブリの制御を行うようにした画像形成装置が示されている。
【０００８】
さらに特許文献４には、現像装置内のトナー濃度（キャリアに対するトナーの割合）が所定値以上になったとき、トナー帯電量減少のために同極性に帯電している感光体ドラム上にトナーが付着しやすくなり、カブリが発生するが、そのカブリパターンの検出と解析手段を設け、例えば駆動モータや歯車等の劣化等によって生じた異常振動で感光体ドラム等の像形成体やその周辺にある現像系や露光系等が振動し、相互の位置関係が変動して像形成体または記録媒体上での振動の振幅の大きさに応じた濃淡が生じたとき、この濃淡のあるカブリパターンと各機構における異常を予め対応付け、カブリパターンによって画像形成装置の異常部位を特定できるようにした画像形成装置が示されている。
【０００９】
そして特許文献５には、例えば感光体表面電位が＋４００Ｖでカブリが発生するのであるならば、＋１００Ｖのマージンを上乗せして＋５００Ｖの表面電位が確保できるように帯電チャージャの能力を制御できるようにし、感光体の帯電装置のグリッド電圧Ｖｇ及び現像バイアスＶｂを予め所定の値に設定してグリッド電圧Ｖｇを所定量ずつ変化させ、微小光量で感光体ドラム上に形成したテストパターンへのトナー付着量を光センサで検出し、画像形成時におけるグリッド電圧Ｖｇを設定するようにした画像形成装置が示されている。
【００１０】
また特許文献６には、従来、非画像領域に印字信号とは独立にレーザ光でトナーマークを印字し、トナー濃度センサによってトナーマーク濃度と隣接する白紙部分濃度を検出してトナー濃度を制御することがおこなわれていたが、非画像領域では画像領域と比べて感光体の劣化程度が異なるため、真の劣化状態を検出することが困難であると共に印字された記録媒体にトナーマークが残り、品質を低下させるという問題を有していたため、原稿を読み取ってデータ圧縮する際、白画素圧縮率の高いラインなどを指定してカブリ検出位置を定め、印字画像におけるカブリ検出位置の画像を読み取る印字画像読み取り手段を設けて、原稿画像における白／黒コントラストと、印字画像の白／黒コントラストを比較してカブリ量を算出できるようにした画像形成装置が示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平３−１５３２６２公報（図４、図５）
【特許文献２】特開平５−２２４５１２公報（図３）
【特許文献３】特開平５−３０７３２８公報（図１）
【特許文献４】特開平９−５０２１２公報（図１）
【特許文献５】特開平１１−１６０９３０公報（図２）
【特許文献６】特開２００２−８２４９８公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示された画像形成装置は逆極性トナーだけを対象とした制御であり、特許文献２、３に示された画像形成装置は赤外線などを用いたトナーセンサや感光体ドラムに対向して配置された光センサが必要であると共に、現像バイアスを−４０Ｖから−１００Ｖまで、５Ｖきざみで変化させるという複雑な制御装置（特許文献２）や、現像バイアスを変化させる、感光体ドラムの表面電位を下げる、露光部の露光エネルギーを上げる、等の複雑な制御（特許文献３）が必要であり、高価となる。
【００１３】
また特許文献４に示された画像形成装置は、カブリパターンによって画像形成装置の異常部位を特定できるようにすることが目的であり、カブリが生じた原因をトナー帯電量の減少としてトナー濃度のみを調整しており、その他の原因によるカブリに対しては対応していない。また、特許文献５に示された画像形成装置は、感光体に形成したテストパターンによる汚れや画像ノイズに対処することが主眼の装置であり、テストパターンの検出によってグリッド電圧Ｖｇを設定するためのセンサが必要であって前記したように高価となってしまう。さらに特許文献６に示された画像形成装置は、感光体上のトナー濃度ではなく、印字画像の白／黒コントラストを比較してカブリ量を算出できるようにしているが、同じく印字画像読み取り手段が必要であり、高価となる。
【００１４】
そのため本発明においては、簡単、安価な方法でカブリを検出できるようにすると共に、トナーの劣化状態、画像濃度調節時の調節範囲の確認などを可能とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法及びカブリ顕在化装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明においては、電子写真方式により像担持体上に潜像を形成し、現像手段によって現像してトナー画像を形成した後、該トナー画像を転写手段によって直接的または間接的に記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、前記現像手段における現像バイアス、または／及び前記転写手段における転写バイアスを制御し、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする。
【００１６】
そしてカブリ顕在化のため、前記現像手段における現像バイアスをオン／オフさせる方法、前記現像手段における直流現像バイアスを、絶対値の異なる少なくとも２つの電圧間で交互に切り替える方法等を用いることが望ましい。さらに、前記現像手段における現像バイアスを段階的に変化させるようにしてもよい。
【００１７】
またカブリ検出のため、前記転写手段における転写バイアスをオン／オフさせる方法、前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと、該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える方法などを用いるようにしてもよい。
【００１８】
そして、前記現像手段における現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせ、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替え、前記記録媒体上にカブリを顕在化させるようにしてもよい。
【００１９】
さらに、本発明では、前記現像手段と前記転写手段との間にトナー回収手段を配置して、予め規定された時間前記像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で前記現像手段によって前記像担持体を現像しつつ、前記回収手段で前記像担持体上のトナーを回収して、前記予め規定された時間が経過すると、前記回収手段から前記像担持体にトナーを吐き出しつつ、前記転写手段によって像担持体上のトナーを記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法が得られる。この際、前記回収手段は画像形成を行う画像形成モードでは前記像担持体から離間され、トナー劣化程度を測定する劣化測定モードにおいて前記像担持体と当接されて、前記バイアス電圧をオン／オフ制御して、前記転写手段に与える転写バイアス電圧を画像形成時に印加する正転写バイアスと、該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える。
【００２０】
また、本発明では、各色毎の画像形成ユニットを有し、該各色画像形成ユニットによって順次中間転写体に各色トナー像を転写して、中間転写体上にカラートナー像を形成した後、該カラートナー像を転写手段によって記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、前記各色画像形成ユニットの少なくとも一つでその像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像手段によって前記像担持体を現像して該像担持体にカブリトナーを形成して、該カブリトナーを前記中間転写体に転写する工程を複数回実行した後、前記中間転写体上のカブリトナーを前記転写手段によって記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法が得られる。
【００２１】
さらに、前記工程の回数をＮ回として、前記記録媒体上に転写されたカブリトナーを画像濃度センサで検知した際のトナー濃度値を前記Ｎで除算して得られた結果を単位カブリレベルとし、前記画像濃度センサで予め前記記録媒体自体の表面濃度を計測して、前記トナー濃度値から前記表面濃度を減算した結果をカブリレベルとするようにしてもよい。また、前記工程を実行する回数をカブリ蓄積回数として該カブリ蓄積回数を変化させつつ、前記カブリレベルを求めて該カブリレベルを基準カブリ曲線としてメモリに記憶し、カブリ調整を行うカブリ調整モードが実行されると、前記像担持体の表面電位及び前記現像バイアスを変化させるとともに、前記カブリ蓄積回数を変化させて前記カブリレベルを求めて複数の測定カブリ曲線を得て、該測定カブリ曲線と前記基準カブリ曲線とを比較して該基準カブリ曲線に最も近い測定カブリ曲線の表面電位及び現像バイアスを設定するようにしてもよい。
【００２２】
本発明によれば、各色毎の画像形成ユニットを有し、該各色画像形成ユニットによって順次中間転写体に各色トナー像を転写して、中間転写体上にカラートナー像を形成した後、該カラートナー像を転写手段によって記録媒体に転写するようにした画像形成装置に用いられ、前記各色画像形成ユニットでその像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像手段によって前記像担持体を現像して該像担持体にカブリトナーを各色毎に中間転写体上で各色のカブリトナーが中間転写体の搬送方向の異なった位置に転写されるようにタイミングをずらして形成し、該カブリトナーを各色毎に前記中間転写体に転写した後、前記中間転写体上のカブリトナーを前記転写手段によって記録媒体に転写して前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とする画像形成装置におけるカブリ顕在化方法が得られる。この際、前記カブリトナーはブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの順に互いに重なり合うようにして前記中間転写体に転写することが望ましい。
【００２３】
また、本発明によれば、電子写真方式により潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像を現像してトナー画像とする現像手段と、前記像担持体上のトナー画像を直接的または間接的に記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置におけるカブリ顕在化装置において、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、前記転写手段に転写バイアスを供給する転写バイアス電源と、前記現像バイアス電源と転写バイアス電源を制御し、現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせる制御と、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて、転写バイアスを画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える制御とをおこなう制御手段とを有し、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることを特徴とするカブリ顕在化装置が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、現像バイアス、または／及び転写バイアスを制御し、記録媒体を用いてカブリを顕在化させたことで、カブリがある場合、画像上に均一にカブリがあるとそのレベルを判断するのは容易ではないが、このようにすることによりカブリ縞とカブリのない白地とを対比させて形成することができ、カブリ状態を容易に確認することできるという効果がある。
【００２５】
そしてカブリ顕在化のため、現像手段における現像バイアスをオン／オフさせる方法、現像手段における直流現像バイアスを、絶対値の異なる少なくとも２つの電圧間で交互に切り替える方法等を用いることで、簡単、安価な構成で容易にカブリ縞とカブリのない白地を作成することができるという効果がある。
【００２６】
さらに、現像手段における現像バイアスを段階的に変化させることで、現像バイアスの電位がどのようなときにカブリが発生するか確認することができ、トナーの劣化状態や濃度調整範囲などを容易に知ることができる。
【００２７】
またカブリ検出のため、転写手段における転写バイアスをオン／オフさせる方法、前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと、該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える方法などを用いることで、簡単、安価な構成でカブリがある場合、容易にカブリ縞とカブリのない白地を作成することができる。
【００２８】
そして、現像手段における現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせ、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて前記転写手段における転写バイアスを、画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替え、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることにより、現像バイアスと転写バイアスがどのようなときにカブリが発生するか確認することができ、トナーの劣化状態や濃度調整範囲などを容易に知ることができる。
【００２９】
本発明では、現像手段と転写手段との間にトナー回収手段を配置して、予め規定された時間現像手段によって像担持体を現像してカブリトナーを像担持体上に形成して、回収手段で像担持体上のトナーを回収して、予め規定された時間が経過すると、回収手段から像担持体にトナーを吐き出しつつ、転写手段によって像担持体上のトナーを記録媒体に転写するようにしたので、一枚分の白紙印刷ではカブリトナー量が極めて少なくても、複数枚数白紙印刷を行えば（つまり、予め規定された時間白紙印刷を行えば）、回収手段で回収されるカブリトナー量は必然的に多くなって、容易にカブリ判定を行うことができるという効果がある。
【００３０】
また、本発明では、各色画像形成ユニットの少なくとも一つでその像担持体を帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像手段によって像担持体を現像してこの像担持体にカブリトナーを形成して、カブリトナーを中間転写体に転写する工程を複数回実行した後、中間転写体上のカブリトナーを転写手段によって記録媒体に転写するようにしたので、カブリが蓄積されることになって、その後、中間転写ベルトから記録媒体にカブリトナーを転写するようにすれば、カブリが顕在化されて容易にカブリを検出することできるという効果がある。
【００３１】
さらに、本発明では、カブリ調整モードが実行されると、像担持体の表面電位及び現像バイアスを変化させるとともに、カブリ蓄積回数を変化させてカブリレベルを求めて複数の測定カブリ曲線を得て、測定カブリ曲線と基準カブリ曲線とを比較して、基準カブリ曲線に最も近い測定カブリ曲線の表面電位及び現像バイアスを設定するようにしたので、常にカブリを少なくして良好な画像形成を行うことができるという効果がある。
【００３２】
本発明では、像担持体にカブリトナーを各色毎にタイミングをずらして形成し、カブリトナーを各色毎に中間転写体に転写した後、中間転写体上のカブリトナーを転写手段によって記録媒体に転写するようにしたので、各色毎の境界線が明確に表れることになって、境界線の位置に応じてカブリの程度を明確に判定することができるという効果がある。
【００３３】
また、現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、前記転写手段に転写バイアスを供給する転写バイアス電源と、前記現像バイアス電源と転写バイアス電源を制御し、現像バイアスを段階的に変化させながらオン／オフさせる制御と、該現像バイアスのオン時とオフ時のそれぞれにおいて、転写バイアスを画像形成時に印加する正転写バイアスと該正転写バイアスとは逆極性となる逆転写バイアスとを交互に切り替える制御とをおこなう制御手段とを有し、前記記録媒体上にカブリを顕在化させることにより、現像バイアスと転写バイアスがどのようなときにカブリが発生するか確認することができ、トナーの劣化状態や濃度調整範囲などを容易に知ることができる画像形成装置におけるカブリ検出装置を簡単、安価な構成で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明になるカブリ顕在化方法を実施する画像形成装置の一例の概略構成図、図２は一般的な現像装置における正常時とトナー劣化時のトナー帯電量とトナー量分布を示したグラフ、図３は感光体電位と現像バイアスとカブリとの関係を説明するための図、図４は転写バイアスの正逆によってプラスカブリとマイナスカブリが記録媒体へ転写される状況を説明するための図、図５は本発明になるカブリ顕在化方法の基本的な考え方を説明するための図、図６はトナーの劣化状態などを判断するための本発明になるカブリ顕在化方法を説明するための図である。
【００３６】
図１は本発明になるカブリ顕在化方法を実施する画像形成装置の一例の概略構成図であり、１は画像形成装置における現像装置、２は定形あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有して回転する現像スリーブ３と、感光体ドラム（像担持体）１２に近接する磁極をＮ１極、磁性ブレード５に対向する磁極をＳ２極、現像スリーブ３にトナーを搬送する磁極をそれぞれＳ１極、Ｎ２極とした複数の磁極を有する固定マグネット集成体４を内包する現像剤担持体、５は現像スリーブ３の現像位置上流側にマグネット６を有して取り付けられ、前記現像スリーブ３上に形成される磁性一成分トナー層の層厚規制をおこなう磁性ブレード、７は現像剤容器、８は現像剤容器７内のトナーを攪拌する攪拌棒、９はトナーを補給するためのトナーコンテナ、１０は現像剤容器７内のトナーが少なくなったことを検出してトナーをトナーコンテナ９から補給させる制御をおこなわせるためのトナーセンサ、１２は例えば正帯電単層型有機感光体（ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム（像担持体）、１３は帯電器、１４は露光ユニット、１５は転写ローラ、１６は感光体ドラム１２上の残留トナーをクリーニングするクリーナ、１７は帯電器１３用の高圧電源、１８は転写バイアスＶＴを正逆に振ったりオン／オフが可能なように構成した転写バイアス電源、１９は制御回路２０からの指令で現像用バイアスＶｂを段階的に変化できるよう構成した現像バイアス電源、２０は画像形成装置全体の制御をおこなうと共に、これら帯電用高圧電源１７、転写バイアス電源１８、現像バイアス電源１９等の制御をおこなう制御回路である。
【００３７】
なお、現像剤担持体２は、現像スリーブ３と固定マグネット集成体４とで構成するよう説明したが、この他にもスリーブ３を固定してマグネット集成体４を回転させるようにしたもの、スリーブ３とマグネット集成体４の両方を回転させるようにしたものなどがあり、本発明はいずれの構成においても用いることができる。また以下の説明では、正帯電磁性１成分現像剤を用いてジャンピング現像をおこなう現像装置を用いた画像形成装置を例に説明するが、本発明はこの形式の現像装置のみではなく、２成分現像剤を用いた接触型現像装置、ハイブリッド型現像装置などにも適用でき、また、カラー画像形成装置にも応用できることは明かである。
【００３８】
最初に、本発明になるカブリ顕在化方法を実施する画像形成装置の通常の画像形成動作を説明する。現像剤容器７内のトナーは撹拌棒８によって攪拌され、磁性ブレード５によって層厚規制されて正帯電されながら現像スリーブ３上にトナーの薄層が形成される。そして画像形成に当たって制御回路２０は、まず矢印の方向に回転する例えば正帯電単層型有機感光体（ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム１２を、帯電用高圧電源１７から帯電器１３に高圧を供給して帯電電位Ｖ０が約４７５（Ｖ）となるよう均一に帯電し、送られてくる画像データによって露光ユニット１４を駆動して露光し、潜像を形成する。このとき、露光後の感光体ドラム１２の表面電位ＶＬは約１０（Ｖ）となる。そして現像スリーブ３と感光体ドラム１２の間に、現像バイアス電源１９により、例えば約３５０（Ｖ）の直流と矩形波（Ｖｐｐ＝１．６（ｋＶ）、ｆ＝２．４（ｋＨｚ）、デューティ比５０％）とした交番電界を重畳させた現像バイアスＶｂを作用させ、現像スリーブ３上の薄層のトナーを感光体ドラム１２との間に飛翔させて感光体ドラム１２上の露光部分を現像してトナー像とする。
【００３９】
そしてこのトナー像は、転写ローラ１５と感光体ドラム１２との間に送り込まれてくる記録媒体に、転写ローラ１５に転写バイアス電源１８によって印加される負極性の転写バイアスＶＴによって転写され、図示していない定着装置で定着されて排出される。そして感光体ドラム１２上に残った残トナーは、クリーナ１６で掻き落とされて次の画像形成に備える。なお、上記帯電電圧、表面電位、直流バイアス、交番電界の各値は一例であり、これらの値に限定されないことは自明である。
【００４０】
次に本発明になるカブリ顕在化方法について説明する。前記したように、カブリレベルが容易に認識できる場合は画像上の不具合として認識されるため問題ないが、カブリ濃度は通常画像濃度としては極端に低いため、画像上に均一にカブリがある場合はそのレベルを目視で判断するのは容易ではなく、問題が発生するまで見過ごされてしまう危険性がある。そのため本発明においては、現像スリーブ３と感光体ドラム１２との間に印加する現像バイアスＶｂをオン／オフさせる、カブリの発生する電圧と発生しない電圧を交互に印加するよう制御する、転写ローラ１５に印加する転写バイアスＶＴをオン／オフさせる、転写バイアスＶＴの正逆を逆転させる、等の方法により、カブリが発生した場合、記録媒体上にカブリのある部分とカブリのない部分を交互に設けて縞模様を形成してカブリを顕在化させ、カブリを検出できるようにすると共に、その時の現像バイアスＶｂや転写バイアスＶＴの状態により、現像剤の劣化状態や現像バイアスＶｂの調整範囲を判断できるようにしたものである。すなわち、記録媒体上にカブリのある部分とカブリのない部分を交互に設けて縞模様を形成すると、わずかなカブリであってもその違いを判別できる。
【００４１】
通常画像形成装置に用いられるトナーは、２成分現像剤の場合はトナーとキャリアの摩擦、磁性１成分現像剤の場合はトナーとトナーの摩擦、及び図１に示したような画像形成装置においては、ブラスト処理した現像スリーブ３上に磁性ブレードで構成した層厚規制部材５によって立った穂が、現像スリーブ３の搬送力によって移動していくときに層厚規制部材５でちぎられるときにこすられるなどにより、例えば正帯電トナーの場合は、図２に３０で示したような帯電量分布を有するように帯電される。ここで、この図２において、横軸はトナーの帯電量、縦軸は同一帯電量のトナーの量である。なお、正帯電トナーの場合はトナーがプラス側に帯電するよう帯電制御剤を入れているが、トナーの一粒一粒を見るとどうしても分布があり、中には３１で示したような負極性の帯電電荷を有する逆帯電するトナーも生じる。そしてこのトナーの帯電量の分布は、例えば帯電制御剤が剥がれたり選択現像が進んで劣化するなど、種々の原因で図２に３２、３３で示したように帯電過多のトナーや帯電不足及び逆極性トナーが増え、プラス側あるいはマイナス側に偏ったり、また、長期にわたる使用によって劣化が進み（現像に適さないような帯電特性を有したトナーが増加し）、３４で示したように全体的にブロードになったりする。
【００４２】
また、前記したように画像形成にあたっては、図３に示したように、帯電器１３によって感光体ドラム１２が＋Ｖ０（Ｖ）に帯電され、露光ユニット１４による露光により、この感光体ドラム１２の帯電は＋ＶＬ（Ｖ）に低下する。そして、現像剤担持体２と感光体ドラム１２との間に直流に交流を重畳した現像バイアス＋Ｖｂ（Ｖ）（図３には直流成分のみを図示）を印加することにより、正帯電したトナーはこの現像バイアス＋Ｖｂ（Ｖ）によって感光体ドラム１２に飛翔し、この感光体ドラム１２上の露光されて電位が＋ＶＬ（Ｖ）に低下した部分に付着して現像がおこなわれる。すなわちこの現像バイアス＋Ｖｂ（Ｖ）と感光体ドラム１２上の露光されて低下した電位＋ＶＬ（Ｖ）との差が現像電位になり、この差が大きくなるとトナー濃度が濃くなり、この差が小さくなるとトナー濃度が減少する。
【００４３】
そして前記図２に３２、３３で示したように、トナー帯電量の分布が種々の原因によってプラス側、またはマイナス側に偏ると、図３に＋Ｖ＋ｂと記した＋カブリ領域の始まる電位、または＋Ｖ−ｂと記した−カブリ領域が始まる電位が現像バイアス電位＋Ｖｂ（Ｖ）に近づき、過帯電トナー（プラス帯電トナー）または帯電不足と逆帯電トナー（マイナス帯電トナー）が感光体ドラム１２上の未露光部（Ｖ０）に付着してカブリとなる。すなわち過帯電トナーが増えると、同一の現像バイアス電位＋Ｖｂ（Ｖ）でも感光体ドラム１２に飛翔する量が増え、カブリが増加する。また、帯電不足と逆帯電トナー（マイナス帯電トナー）が増えると、帯電不足トナーは現像剤担持体２へ帯電電荷によって付着する力が弱くまた感光体ドラム１２の帯電電荷による反発力を受けにくく、逆帯電トナーとともに、カブってほしくない背景分に飛んでしまう。また接触現像の場合は、キャリアとトナーの保持力が弱い（トナ−の帯電が不足していると）とクーロン力で感光体ドラム１２に付着する。また、図２に３４で示したようにトナー帯電量の分布が全体的にブロードになり、過帯電トナーや帯電不足トナー及び逆極性トナーの両方が増えた場合は、この＋Ｖ＋ｂと記した＋カブリ領域の始まる電位と＋Ｖ−ｂと記した−カブリ領域が始まる電位の両方が現像バイアス電位＋Ｖｂ（Ｖ）に近づき、カブリの生じない範囲が非常に狭くなって、通常の印字であっても両者のトナーによるカブリが発生する場合もある。
【００４４】
そのため本発明においては、非接触現像の場合は前記したように制御回路２０が現像バイアス電源１９を制御し、現像スリーブ３と感光体ドラム１２との間に印加する現像バイアスＶｂをオン／オフさせる、また、非接触現像、接触現像を含め、カブリの発生する電圧、例えば図３に＋Ｖ＋ｂと記した電圧を超えて「＋カブリ領域」に入る電圧、または図３に＋Ｖ−ｂと記した電圧より低下して「−カブリ領域」に入る電圧と、これらの領域から外れた現像バイアス電圧＋Ｖｂとを交互に印加することにより、感光体ドラム１２上にカブリトナーが付着した領域と付着しない領域を形成して、それによって生じる縞模様を記録媒体に転写することで顕在化させ、わずかなカブリであってもその違いを判別できるようにした。
【００４５】
また本発明においては、以上説明してきた現像バイアスＶｂのオン／オフや、カブリの発生する現像バイアス電圧Ｖｂと発生しない現像バイアス電圧Ｖｂを交互に印加するよう制御するだけでなく、図４に示したように制御回路２０が転写バイアス電源１８を制御し、転写ローラ１５に印加する転写バイアスＶＴをオン／オフさせる、転写バイアスＶＴの正逆を逆転させる、等の方法により、感光体ドラム１２上に付着したカブリトナーを記録媒体に転写する、転写しないを交互に実施して記録媒体上にカブリの縞模様を顕在化し、カブリを判別できるようにする。
【００４６】
すなわち、以上説明してきた正帯電の感光体ドラム１２とプラスに帯電させたトナーを用い、感光体ドラム１２上に形成された潜像を現像した場合、記録媒体へトナー像を転写するために転写ローラ１５には、転写バイアス電源１８から−ＶＴ（Ｖ）の転写バイアスが供給される。従って、感光体ドラム１２にプラスに帯電したトナーのカブリがある場合、そのトナーは転写バイアス−ＶＴ（Ｖ）をオンさせることで記録媒体に転写され、オフすることで転写されなくなるから、記録媒体上にカブリの縞模様を形成することができる。しかしながら、感光体ドラム１２に逆帯電トナー（マイナス帯電トナー）のカブリがある場合、そのトナーは転写バイアスとして−ＶＴ（Ｖ）を掛けても転写バイアスをオフしても記録媒体に転写されることがなく、極性を逆にした＋ＶＴ（Ｖ）を印加することで始めて転写され、このバイアスをオフすることで転写されなくなるから、記録媒体上にカブリの縞模様が形成される。
【００４７】
しかしながら、図２に３４で示したようにトナーが劣化して全体的にブロードになり、帯電過多のトナーと逆極性トナーの両方が増えた場合、転写バイアスをこのように正逆切り替えるとマイナスの転写バイアス−ＶＴ（Ｖ）を掛けたときはプラスに帯電したトナーが記録媒体に転写され、プラスの転写バイアス＋ＶＴ（Ｖ）を掛けたときは逆帯電トナー（マイナス帯電トナー）が転写されて、全面がかぶった状態となって縞模様は現れない。従って、転写バイアスをこのようにマイナス側とプラス側を切り替えた場合、全面カブって縞模様が現れない場合はトナーが劣化していることを示しており、マイナス側またはプラス側のどちらかに縞模様が現れた場合は、図２に３２、または３３で示したようにトナーの帯電がプラス側、あるいはマイナス側に偏った状態であることを示している。
【００４８】
図５、図６は、以上述べてきた現像スリーブ３と感光体ドラム１２との間に印加する現像バイアスＶｂをオン／オフさせる、現像バイアスＶｂを段階的に変化させる、カブリの発生する電圧と発生しない電圧を交互に印加するよう制御する、転写ローラ１５に印加する転写バイアスＶＴをオン／オフさせる、転写バイアスＶＴの正逆を逆転させる、等の方法を併用し、トナーの劣化状態や帯電量の偏りをも判別できるようにしたカブリの顕在化方法を説明するための図である。
【００４９】
まず図５における（Ａ）は、図１における制御回路２０が帯電用高圧電源１７に指示して帯電器１３を動作させ、感光体ドラム１２上を＋Ｖ０に帯電させた状態を示しており、図５（Ｂ）は同じく制御回路２０が現像バイアス電源１９を制御し、現像スリーブ３と感光体ドラム１２との間に印加する現像バイアスＶｂを時間ｔ１、ｔ３、ｔ５……でオン／オフさせることを示し、図５（Ｃ）は、図１における制御回路２０が転写バイアス電源１８を制御し、感光体ドラム１２と転写ローラ１５の間に印加する転写バイアスＶｔを、現像バイアスＶｂがオンとなる時間ｔ１とｔ３の間のｔ１で＋Ｖｔとし、ｔ２で−Ｖｔに、同じく現像バイアスＶｂがオフとなるｔ３とｔ５の間のｔ３で＋Ｖｔとし、ｔ４で−Ｖｔにするものである。このように現像バイアスＶｂと転写バイアスＶｔを併用して変化させることにより、時間ｔ１〜ｔ５の間における各区間ａからｄにおいては、次の表１に示したように、トナーの帯電状態によって生じるカブリの記録媒体への転写状態が異なり、逆に言うと、記録媒体に転写されたカブリの縞模様の形成状態を見ることによって、トナーの帯電状態を判別することができる。
【００５０】
この表１において、ａ〜ｄは図５に示した時間ｔ１〜ｔ５の間における各区間ａからｄを示し、○はそれぞれによるカブリが転写されて記録媒体にカブリトナーが現れることを示し、×はカブリが転写されずに記録媒体にカブリトナーが現れないことを示し、△はカブリトナーが現像されずに記録媒体にカブリトナーが現れないことを示す。
【表１】
2005062858.tif 000003
【００５１】
すなわちまず「１．過帯電、（＋）チャージによるカブリ」は、時間ｔ１で感光体ドラム１２の帯電電位＋Ｖ０がオン（例えば＋４７５Ｖ）、現像バイアス＋Ｖｂ（ここでは直流成分のみを図示し、例えば＋３５０Ｖ）がオンで転写バイアスが＋ＶＴ（例えば＋５００Ｖ）のａでは記録媒体に転写されないから×であり、時間ｔ２で転写バイアスが−ＶＴ（例えば−１５００Ｖ）となるｂでは記録媒体に転写されて○となって縞模様が形成される。そして時間ｔ３で現像バイアスＶｂがオフのときは、転写バイアスが＋ＶＴのｃと−ＶＴとなるｄの両方でカブリトナーが現像されずに記録媒体に現れないから△となり、この場合は両方にカブリが生ぜずに縞模様とはならない。そのためトナーが過帯電しているときは、ｂだけでカブリトナーが記録媒体に転写され、ａ、ｃ、ｄでは転写されずにａ、ｂ、ｃの間で縞模様が形成される。
【００５２】
そして次の「２．帯電不足、（−）チャージによるカブリ」はａとｂで逆となり、現像バイアス＋Ｖｂがオンで転写バイアスが＋ＶＴのａでは記録媒体に転写されるから○であり、転写バイアスが−ＶＴとなるｂでは転写されずに×となって縞模様が形成される。そして現像バイアスＶｂがオフのときも、感光体ドラム１２の帯電電位＋Ｖ０がオンのため帯電不足または−チャージのトナーは感光体ドラム１２に飛翔し、転写バイアスが＋ＶＴのｃでは○になる。またこのｃ部では、帯電電位＋Ｖ０と現像バイアスＶｂとの電位差がａ部に比べて大きいことから、ａ部よりも−チャージトナーが多く現像され、画像上のカブリ濃度も濃くなる。そして転写バイアスが−ＶＴとなるｄでは転写されずに×となり、ここでも縞模様が形成される。
【００５３】
また「３．帯電不良、（＋、−）チャージによるカブリ」は、図２に３４で示したようにトナーの帯電状態がブロードになって帯電過多のトナーも帯電不足のトナーも存在し、現像バイアス＋Ｖｂがオンで転写バイアスが＋ＶＴのａでは＋チャージによるトナーが、転写バイアスが−ＶＴとなるｂでは−チャージによるトナーが記録媒体に転写されて縞模様が生ぜず、現像バイアス＋Ｖｂがオフで転写バイアスが＋ＶＴのｃでは−チャージのトナーが記録媒体に転写されて○となる。またこのｃ部では、帯電電位＋Ｖ０と現像バイアスＶｂとの電位差がａ部に比べて大きいことから、ａ部よりも−チャージトナーが多く現像され、画像上のカブリ濃度も濃くなる。そして、転写バイアスが−ＶＴのｄではこの−チャージのトナーも転写されず、また＋チャージトナーは現像されないから記録媒体にカブリトナーが現れず、ｃ、ｄの間だけで縞模様が形成される。
【００５４】
最後の「４．現像ロールのトナー保持力不足、機械的カブリ」は、電界に依存しないことからａ乃至ｄの全てでカブリが発生する可能性がある。画像上のカブリの有無や、レベルについては、飛散するトナーの量によって異なる。
【００５５】
次に図６の（Ａ）は、図５（Ａ）と同様図１における制御回路２０が帯電用高圧電源１７に指示して帯電器１３を動作させ、感光体ドラム１２上を＋Ｖ０に帯電させた状態を示しており、図６（Ｂ）は図１に示した現像スリーブ３と感光体ドラム１２との間に現像バイアス電源１９から印加する現像バイアスＶｂを、オン／オフさせながら前記図３に「−カブリ領域」として示した＋Ｖ−ｂ以下の電圧から「＋カブリ領域」として示した＋Ｖ＋ｂ以上の電圧までｎ回にわたって段階的に変化させ、一方感光体ドラム１２と転写ローラ１５の間に転写バイアス電源１８から印加する転写バイアスＶｔを、図６（Ｃ）のように、現像バイアスＶｂがオン／オフのそれぞれの区間で＋Ｖｔと−Ｖｔを交互に変化させるようにしたものである。
【００５６】
このようにすると、図６（Ｃ）の下に記した現像バイアスＶｂのオン／オフの各サイクル１、２、……（ｎ−１）、ｎにおいて、前記表１に示した記録媒体へのカブリトナー転写の有無によって縞模様が生じる。すなわち、図６（Ｂ）のサイクル１における現像バイアスＶｂ１が、前記図３に示した「−カブリ領域」内の電位（すなわち＋Ｖ−ｂより低い電位）である場合、図２に３１で示した逆チャージトナーがあったり３３で示した帯電不足トナーが多い場合、これらのトナーによるカブリが生じる。そのため、前記表１における「２．帯電不足、（−）チャージによるカブリ」の所で説明したように、このサイクル１における区間ａでは転写ローラ１５に＋ＶＴが印加されるから転写がおこなわれ、区間ｂで−ＶＴが印加されたときに転写がおこなわれないから、区間ａ、ｂて縞模様が形成される。そして、次の現像バイアスＶｂ１がオフとなるｃ、ｄにおいても前記したように、感光体ドラム１２の帯電電位＋Ｖ０がオンのため帯電不足または−チャージのトナーは感光体ドラム１２に飛翔し、転写バイアスが＋ＶＴのｃにおいては転写がおこなわれ、と−ＶＴとなるｄにおいては転写がおこなわれないから、区間ａ乃至ｄにおいて縞模様が形成される。
【００５７】
そして次のサイクル２で、現像バイアスＶｂをＶｂ２に、その次のサイクル３でＶｂ３に、という具合に現像バイアスＶｂを段階的に上げて行くと、例えば現像バイアスＶｂ３で「−カブリ領域」を出たとすると、縞模様が形成されなくなる。そしてこの縞模様が、図２に３３で示した帯電不足トナーによるものである場合、図３における＋Ｖ−ｂ（Ｖｂ３）はトナーの帯電量が正常な図２に３０で示した場合より高い電圧となり、現像バイアスＶｂに近付いているから、この＋Ｖ−ｂ（Ｖｂ３）以上の電圧で濃度調整をするようにすればカブリのない画像が得られる。
【００５８】
そして、図２に３２で示したような帯電過多トナーが多い場合、さらに現像バイアスＶｂを段階的に上げ、例えば図６（Ｂ）のサイクル（ｎ−１）における現像バイアスＶｂが、前記図３に示した「＋カブリ領域」内の電位（すなわち＋Ｖ＋ｂより高い電位）Ｖｂ（ｎ−１）となると、これら帯電過多のトナーによるカブリが生じる。そして前記「１．過帯電、（＋）チャージによるカブリ」で説明したように、このサイクル（ｎ−１）における区間ａでは、転写ローラ１５に＋ＶＴが印加されるから転写がおこなわれず、区間ｂで−ＶＴが印加されたときは転写がおこなわれる。そのため縞模様が形成されるが、次の現像バイアスＶｂ（ｎ−１）がオフとなるｃ、ｄにおいては、カブリトナーが現像されずに記録媒体に現れないから縞模様とはならない。そのためトナーが過帯電しているときは、ｂ部だけでカブリトナーが記録媒体に転写され、ａ、ｃ、ｄでは転写されずにａ、ｂ、ｃの間で縞模様が形成される。
【００５９】
そのため、縞模様が生じたサイクル（ｎ−１）の一つ前の図示していないサイクル（ｎ−２）における現像バイアスＶｂ（ｎ−２）が帯電過多トナーによるカブリが生じない上限電位となるが、前記した縞模様が、図２に３２で示した帯電過多トナーによるものである場合、図３における＋Ｖ＋ｂ（Ｖｂ（ｎ−２））はトナーの帯電量が正常な図２に３０で示した場合より低い電圧となり、現像バイアスＶｂに近付いているから、この＋Ｖ＋ｂ（Ｖｂ（ｎ−２））以下の電圧で濃度調整をするようにすればカブリのない画像が得られる。
【００６０】
また、前記図２における３４のようにトナーが劣化して帯電量分布がブロードな状態の時は、以上説明してきた帯電不足トナーと帯電過多トナーの両方が増加するから、現像バイアスＶｂのオン／オフの各サイクル１、２、……（ｎ−１）、ｎにおける、ｎが小さい数字のサイクルと大きい数字のサイクルの両者で以上説明してきたような縞模様が生じ、また図３に示した＋Ｖ−ｂと＋Ｖ＋ｂの間が狭くなると共にその中間においては、転写バイアスが−ＶＴの場合は帯電過多トナーが、＋ＶＴの場合は帯電不足トナーが転写されて全面カブリが生じるようになる。
【００６１】
すなわち、このように転写バイアスを正逆切り替えたときに縞模様とならないカブリが生じたときは、トナーが劣化していて交換時期にあることを示し、また、現像バイアスＶｂのオン／オフの各サイクル１、２、……（ｎ−１）、ｎにおける、小さい数字のサイクルのときに図６に示したａでカブリが出てｂで出ない場合はトナーが図２における３３のような状態であり、大きい数字の時に図６に示したｂでカブリが出てａで出ない場合はトナーが図２における３２のような状態であると判断できる。
【００６２】
従って、以上説明してきた本発明のカブリ検出方法によればトナー劣化が判断できると共に、現像バイアスＶｂのオン／オフの各サイクル１、２、……（ｎ−１）、ｎにおけるどのサイクルでカブリが無くなったか、またはどのサイクルでカブリが生じたかを見ることにより、トナーの帯電量の分布が判明する。そのため、例えばトナー濃度の調整をおこなう場合、これらカブリが無くなったサイクル、またはカブリの始まったサイクルにおける現像バイアス＋Ｖｂが、図３に＋Ｖ−ｂと＋Ｖ＋ｂで示した「−カブリ領域」と「＋カブリ領域」の始まる電圧であるから、この＋Ｖ−ｂと＋Ｖ＋ｂにかからないような現像バイアス＋Ｖｂとなるよう濃度調整することで、常に良好な画像の得られる画像形成装置を提供することができる。
【００６３】
以下に具体的な実験例を示す。まず使用した画像形成装置の構成であるが、感光体ドラム１２として、線速９３ｍｍ／ｓｅｃで直径３０ｍｍの正帯電単層型有機感光体（ＯＰＣ）を用いた。そして、コロトロン帯電１３で磁性ジャンピング現像をおこない、転写ローラ１５により転写の後、カウンターブレード方式のクリーナ１６でクリーニングしてＬＥＤ除電をおこなうようにした。現像装置１は、感光体ドラム１２と現像スリーブ３の線速比を１．４とし、感光体ドラム１２との現像ギャップを０．３２ｍｍ、ブレード５と現像スリーブ３のギャップを０．３ｍｍとしてある。トナー構成は、内添剤として磁性紛４０％、ワックスを２％、外添剤としてシリカを１．１％、研磨剤（酸化チタン）を１．４％含ませ、トナー粒径は２５％値を６．３μｍ、５０％値を７．５μｍ、７５％値を８．５μｍとした。そして設定値として、ドラム帯電電位を４７５Ｖ、露光用レーザの波長を７８０ｎｍ、レーザ露光量０．９μＪ／ｃｍ２とし、現像バイアスを直流（ＤＣ）３５０Ｖにデューティ比５０％、周波数２．４ｋＨｚ、交流振幅１．６ｋＶの矩形波の交流（ＡＣ）を重畳したものを用いた。また、転写正バイアスは１０μＡ定電流制御でおこない、転写逆バイアスは５５０Ｖ定電圧制御でおこなった。クリーニングは、線圧１５ｇ／ｃｍ、除電はＬＥＤ波長６３０ｎｍを用い、露光量４．０μＪ／ｃｍ２とした。
【００６４】
そして、通常印字時には記録紙の搬送タイミングに合わせて現像バイアスを、また記録紙が転写部を通過している間に転写バイアスを印加しているが、以上説明してきたカブリ検出方法を実施するときは、現像バイアスのオン／オフを例えばオン時間４００ｍｓｅｃ、オフ時間４００ｍｓｅｃで繰り返し、さらに記録紙が転写部を通過している間、転写バイアスのオン／オフを例えばオン時間２００ｍｓｅｃ、オフ時間２００ｍｓｅｃで繰り返した。なお、かぶりは、現像バイアスをプラス方向に所望のかぶりが生じるように変化させて生じさせた。
【００６５】
このような条件で、本発明になるカブリ顕在化方法を実施した場合と無い場合とでカブリを認知できるかどうかを実験した。その結果、カブリ濃度を（背景部濃度−記録紙の濃度）と定義し、濃度を反射型濃度計（ＭＡＣＢＥＴＨ  ＲＤ９１８）で測定すると共に、○を目視でカブリが認知できた（縞模様を確認できる）、×を目視でカブリを認知できないとすると、表２のような結果が得られた。
【表２】
2005062858.tif 000004
【００６６】
すなわちこの表２から明らかなように、カブリ濃度が０．０２０の場合はどちらもカブリを認知できたが、カブリ濃度が０．０１５と０．０１０では、本発明のカブリ顕在化方法では認知できたが用いない場合は認知できず、カブリ濃度０．００５ではどちらも認知できなかった。なお、本発明のかぶりの顕在化方法は、トナーの消費量が異常に多い、つまりトナーコンテナ一個で規定の枚数以下しか印刷できないというクレームがあった場合にサービスマン対応で実施するか、ユーザーがこのような事象に気付いたときに実施することが望ましい。
【実施例２】
【００６７】
図７を参照して、図７において、図１に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。図示のように、転写ローラ１５と現像剤担持体（現像ローラ）２との間に回収ローラ４１が配置されており、この回収ローラ４１は弾性体で形成されている。そして、画像形成が行われる画像形成モードにおいては、回収ローラ４１は感光体ドラム１２から離間した状態となっている（待機位置に位置付けられている）。
【００６８】
いま、トナー劣化測定モードとなると、制御回路４２は図示しない駆動機構によって回収ローラ４１を待機位置から移動させて、回収ローラ４１を感光体ドラム１２に当接させる（回収ローラ４１を当接位置とする）。その後、制御回路４２は帯電器１３によって感光体ドラム１２を帯電して、露光ユニット１４の動作を停止した状態で（つまり、露光を行わずに）感光体ドラム１２を回転させるとともに、現像装置１を動作させて予め設定された時間（例えば、Ａ４版用紙３枚分）、現像動作を行う（以下白紙印刷と呼ぶ）。つまり、現像装置１から感光体ドラム１２に、前述したカブリトナーを付着させることになる。
なお、回収ローラ４１に最初に現像バイアスと逆極性のバイアス（例として−３００Ｖ）を印加して過帯電トナーのみを付着させた後に、現像バイアスと転写バイアスを印加し、次に、回収ローラ４１に現像バイアスと同極性のバイアス（例として＋３００Ｖ）印加して、帯電不足トナーや逆帯電トナーのみを付着させた後に、図８に示す現像バイアスと転写バイアスを印加する。
【００６９】
この際、回収ローラ４１は感光体ドラム１２とその線速差を与えて同一方向に回転させて（感光体ドラム１２と逆方向に回転させるようにしてもよい）、感光体ドラム１２上のカブリトナーを回収ローラ４１で回収する。予め設定された時間が経過すると、制御回路４２は現像動作を終了して、回収ローラ４１によって感光体ドラム１２上のカブリトナーが全て回収されると、制御回路４２は回収ローラ４１に図８に示す現像バイアスを印加するとももに、転写ローラ１５に転写バイアスを印加する。
【００７０】
つまり、制御回路４２はスイッチ装置４３を制御して、現像バイアス電源１９から現像バイアスを回収ローラ４１に印加する。さらに、制御回路４２は転写バイアス電源１８を制御して転写バイアスを転写ローラ１５に印加する。図８に示すように、回収ローラ４１と感光体ドラム１２との間に印加する現像バイアスをオン／オフさせて、感光体ドラム１２上にカブリトナーが付着した領域と付着しない領域を形成することになるが、トナーが劣化していると、転写バイアスを正逆切り替えるとマイナスの転写バイアスを掛けたときはプラスに帯電したトナーが記録媒体に転写され、プラスの転写バイアスを掛けたときは逆帯電トナー（マイナス帯電トナー）が転写されて、全面がかぶった状態となって縞模様は現れない。
【００７１】
このように、全面カブって縞模様が現れない場合はカブリトナーが劣化していることを示しており、カブリトナーが劣化していると判定すると、制御回路４２はスイッチ装置４３を制御して、現像ローラ２と現像バイアス電源１９とを接続して、現像ローラ２によって現像装置１から感光体ドラム１２上にトナーを吐き出して（この際には感光体ドラム１２には帯電及び露光が行われない）、クリーナ１６によって感光体ドラム１２をクリーニングする。なお、この際には回収ローラ４１は感光体ドラム１２から離間され、転写ローラ１５には転写バイアスは印加されない。なお、回収ローラ４１に最初に現像バイアスと逆極性のバイアス（例として−３００Ｖ）を印加して過帯電トナーのみを付着させた後に、現像バイアスと転写バイアスを印加して記録媒体に転写し、次に、回収ローラ４１に現像バイアスと同極性のバイアス（例として＋３００Ｖ）印加して、帯電不足トナーや逆帯電トナーのみを付着させた後に、図８に示す現像バイアスと転写バイアスを印加して記録媒体に転写する。そして、実施例１で示した表１に基づいてどのような要因でカブリが発生しているかを見極めることができる。
【００７２】
上述のようにして、現像装置１から劣化トナーを吐き出した後、制御回路４２はトナーコンテナ（図示せず）からトナーを現像装置１に補給する。このようにして、予め設定された時間（例えば、白紙印刷複数枚）現像動作を行って、感光体ドラム１２にカブリトナーを供給しつつ、回収ローラ４１で回収した後、回収ローラ４１に図８に示す現像バイアスを印加して、回収ローラ４１から感光体ドラム１２にカブリトナーを吐き出すようにすれば、一枚分の白紙印刷ではカブリトナー量が極めて少なくても、複数枚数白紙印刷を行えば、回収ローラ４１で回収されるカブリトナー量は必然的に多くなって、容易にカブリ判定を行うことができる。
【００７３】
なお、カブリが発生したか否かの判定は、予め準備した濃度比較シートを用いて目視で行うようにしてもよく、記録媒体上のトナーをトナー濃度センサで検知して、制御回路４２がこの検知結果と濃度比較シートと比較して、カブリ判定を行うようにしてもよい。
【実施例３】
【００７４】
上述の実施例２においては、回収ローラで複数枚数分カブリトナーを回収して、カブリを顕在化させるようにしたが、中間転写体（例えば、中間転写ベルト）を有する画像形成装置においては、次のようにしてカブリを顕在化させるようにしてもよい。図９は中間転写ベルト５１を用いた画像形成装置の一例を概略的に示す図であり、図示の例においては、中間転写ベルト５１の回転方向に沿ってマゼンタ（Ｍ）画像形成ユニット５２、シアン（Ｃ）画像形成ユニット５３、イエロー（Ｙ）画像形成ユニット５４、及びブラック（ＢＫ）画像形成ユニット５５の各色画像形成ユニットが配置されている。そして、各色画像形成ユニットから順次各色トナー像が中間転写ベルト５１に転写されて色重ねが行われて、中間転写ベルト５１上にカラートナー像が形成される。そして、中間転写ベルト５１上のカラートナー像は転写ローラ５６によって記録媒体（図示せず）上に転写されていることになる。
【００７５】
図示の画像形成装置においては、転写ローラ５６は中間転写ベルト５１に対して離接可能となっており、画像形成モードにおいては、転写ローラ５６は中間転写ベルト５１に当接される。一方、カブリレベルを判定するカブリ判定モードでは、転写ローラ５６を中間転写ベルト５１から離間させた後、ブラック画像形成ユニットのみを動作させて、図１で説明したようにして、中間転写ベルト５１上にカブリトナーを転写する。この際、ブラック画像形成ユニットでは、実施例１で説明した図５及び図６に示したように白紙印刷を行うことになる。
【００７６】
そして、中間転写ベルト５１が一周すると、再度ブラック画像形成ユニットで中間転写ベルト５１上にカブリトナーを転写する。このようにして、複数回（Ｎ回）ブラック画像形成ユニットで中間転写ベルト５１の同一位置にカブリトナーを転写することになる。なお、ブラック画像形成ユニットにおいて感光体ドラム（図示せず）上にカブリトナーを形成する際には、実施例１で説明したように、例えば、現像バイアスをオンオフ制御することになる（実施例１で説明した別の手法によって、現像バイアスを制御するようにしてもよい。また、中間転写ベルトの駆動制御は制御装置（図示せず）によって行われることになる。
【００７７】
上述のようにして、複数回の中間転写ベルト５１の回転中に中間転写ベルト５１の同一箇所上に複数回にわたってカブリトナーを転写した後、制御装置は転写ローラ５６を中間転写ベルト５１とを当接させて、中間転写ベルト５１上のカブリトナーを記録媒体上に転写する。そして、この記録媒体上のカブリトナーを画像濃度センサ（図示せず）で検知する。前述したように、中間転写ベルト５１上には複数回同一位置にカブリトナーが転写されているから、記録媒体に転写されたカブリトナーにおいてはそのカブリが顕在化していることになり、画像濃度センサによって容易にカブリを検出することができることになる。また、目視によってカブリの基準濃度を印刷した用紙とカブリ濃度を比較することによって、カブリが問題となるレベルかどうかを判断することも可能である。
【００７８】
ところで、中間転写ベルト５１から記録媒体にカブリトナーを転写する前に、記録媒体を、画像濃度センサを通過させて、記録媒体の表面濃度を検出して、記録媒体濃度としてメモリに記憶させておき、続いて、カブリトナーが転写された記録媒体を、画像濃度センサを通過させて、カブリ濃度を検出し、制御装置がカブリ濃度から記録媒体濃度を差分するようにすれば、正確にカブリの程度（カブリレベル）を検出することができることになり、記録媒体に種類に拘わらず、安定してカブリレベルを検出することができることになる。
【００７９】
さらに、Ｎ回中間転写ベルト５１にカブリトナーを転写した後、中間転写ベルト５１上のカブリトナーを記録媒体に転写し、画像濃度センサでカブリレベルを検出するようにしたが、このカブリレベル（相当レベルと呼ぶ）をＮで除算すれば、一回当りのカブリレベル（単位カブリレベル）を得ることができる。
【００８０】
図１０を参照すると、カブリレベル（記録媒体減算後のカブリ濃度）を縦軸、カブリトナー転写回数（カブリ蓄積回数）を横軸として、カブリ蓄積回数を変化させてカブリレベルを検出すると、図１０に曲線Ｌ１で示す結果が得られたとする。そして、このカブリ曲線Ｌ１を基準カブリ曲線としてメモリに記憶する（このカブリ曲線Ｌ１は画像形成装置を設置する段階でメモリに記憶される）。そして、例えば、所定の枚数印字を行うと、制御装置はカブリ調整要の旨前面パネル（操作パネル：図示せず）に表示して、カブリ調整を実行する。いま、カブリ調整を実行する際のカブリ曲線がＬ２であるとすると、カブリ調整に当たっては、例えば、感光体ドラムの表面電位を１０Ｖ、現像バイアスを１０Ｖ毎に変化させて、つまり、表面電位と現像バイアスとの関係を変化させるとともに、カブリ蓄積回数を変化させてカブリレベルを調べる。そして、制御装置は、このようにして、得られたカブリ曲線と基準カブリ曲線とを比較して、基準カブリ曲線に最も近いカブリ曲線の表面電位及び現像バイアスをカブリ調整後の表面電位及び現像バイアスとして設定することになる。
【００８１】
このようにして、中間転写ベルトを備える画像形成装置において、白紙印刷において複数回カブリトナーを中間転写ベルトに転写して、つまり、カブリを蓄積して、その後、中間転写ベルトから記録媒体にカブリトナーを転写するようにしたから、カブリが顕在化されて容易にカブリを検出することできるという効果がある。
【００８２】
さらに、予め定められた基準カブリ曲線と感光体ドラムの表面電位及び現像バイアスを変化させて得られたカブリ曲線とを比較して、表面電位及び現像バイアスの設定を行うようにしたから、常にカブリの少ない良好な画像を得ることができる。
【００８３】
なお、上述の例では、所定の印字枚数毎にカブリ調整を行うようにしたが、現像装置の駆動時間が所定の時間となると、カブリ調整を行うようにしてもよく、さらには、温度・湿度等の環境条件が所定の範囲を越えて変化した際にカブリ調整を行うようにしてもよい。また、マゼンタ、シアン、及びイエローについても上述のようにして、カブリ検出を行うようにすればよい。
【００８４】
ところで、図９に示すカラー画像形成装置において、カラー画像に対してカブリ検出を行う際には、順次中間転写ベルト５１に各色毎のカブリトナーを転写することになるが、カラー画像は多色である関係上、色味によってカブリを判定することになる。しかしながら、元々カブリトナーはその量が極めて少ないため（つまり、濃度が極めて低いため）、カラー画像からそのカブリの程度を知ることは極めて難しい。
【００８５】
そこで、各色毎に中間転写体上で各色のカブリトナーの先端が中間転写体の搬送方向の異なった位置に転写されるように、現像バイアスの印加タイミングをずらして各色毎の画像形成ユニットにおいてカブリトナーを感光体ドラムに形成する。つまり、各色画像形成ユニットでその感光体ドラムを帯電した状態でかつ露光を行わない状態で現像装置によって感光体ドラムを現像する。この際現像バイアスの印加タイミングをずらして、実施例１で説明したようにして、各色毎の感光体ドラムにカブリトナーを形成する。そして、各色カブリトナーを中間転写ベルト５１に転写した後、中間転写ベルト５１上の各色カブリトナーを転写ローラ５１によって記録媒体に転写する。
【００８６】
図１１（ａ）は記録媒体に転写された各色カブリトナーを示す図であり、このようにして、各色毎に現像バイアスの印加タイミングをずらすと、図１１（ａ）に符号”Ｇ１”〜”Ｇ４”で示すように、各色毎の境界線が明確に表れることになって、境界線の位置に応じてカブリの程度を明確に判定することができることになる。なお、図１１（ｂ）に示すように、各色カブリトナーを中間転写ベルト５１にブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の順とすることが望ましい。このようにすれば、各色の境界線が良好に見え、カブリの程度を良好に判定することができることになる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
現像バイアス、または／及び転写バイアスを制御して、記録媒体を用いてカブリを顕在化させたから、カブリ縞とカブリのない白地とを対比させて形成することができ、カブリ状態を容易に確認することできる結果、電子写真方式を用いた複写機又はプリンタ等の画像形成装置におけるカブリ確認に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明になるカブリ顕在化方法を実施する画像形成装置の一例の概略構成図である。
【図２】一般的な現像装置における正常時とトナー劣化時のトナー帯電量とトナー量分布を示したグラフである。
【図３】感光体電位と現像バイアスとカブリとの関係を説明するための図である。
【図４】転写バイアスの正逆によって＋カブリと−カブリが記録媒体へ転写される状況を説明するための図である。
【図５】本発明になるカブリ顕在化方法の基本的な考え方を説明するための図である。
【図６】トナーの劣化状態などを判断するための本発明になるカブリ顕在化方法を説明するための図である。
【図７】本発明によるカブリ顕在化方法を実施する画像形成装置の他の例を概略的に示す図である。
【図８】図７において回収ローラに印加されるバイアス（現像バイアス）と転写バイアスとを示す図である。
【図９】中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例を概略的に示す図である。
【図１０】カブリレベルとカブリ蓄積回数との関係を示すカブリ曲線を示す図である。
【図１１】記録媒体に転写された各色カブリトナーを示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
＋Ｖｂ  現像バイアス
−ＶＴ  画像形成時の転写バイアス
＋ＶＴ  逆極性の転写バイアス
【図１】
2005062858.tif 000005
【図２】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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