(57)【要約】【課題】画像形成装置が置かれた環境や、使用している現像剤のトナー帯電量、経時の現像剤のトナー帯電量、トナー帯電量の減衰を考慮して、トナー濃度、基準画像濃度を制御して長期に渡り安定した画像濃度を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】置かれた環境と、現像剤の使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間とに基づいて、今回の作像開始から感光体３上に検出用基準潜像を形成する間隔と回数を決定し、連続作像中に感光体３上に検出用基準潜像を形成し、その検知値に基づいてトナー濃度の補正を行う。【選択図】      図１
2012198321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、
該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、
所定の間隔で前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、前記現像装置により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、
前記検出用基準画像に対する該基準画像濃度検知手段の検知値が所定の目標値となるように、その検知値に基づいてトナー濃度検知手段目標値を補正する補正手段とを有する画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
置かれた環境と、現像剤の使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間とに基づいて、今回の作像開始から前記像担持体上に検出用基準潜像を形成する間隔と回数を決定し、
連続作像中に前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、その検知値に基づいてトナー濃度の補正を行う
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、プロッター等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、二成分現像装置を用い、そのトナー濃度制御方法に特徴を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真複写装置等の画像形成装置においては、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像方式と、トナーのみを用いて現像を行う一成分現像方式とが知られている。二成分現像方式は、通常、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有している。この現像スリーブ表面にトナーを付着させた磁性キャリアを担持しながら像担持体との対向部である現像領域に搬送して、二成分現像剤からなる磁気ブラシにて現像を行うものである。
この二成分現像方式では、磁性キャリアとトナーとを撹拌混合してお互いに接触させて摩擦帯電を行うので、トナーの帯電量が安定し、比較的安定した良好な画像が得られる。しかしながら、キャリア劣化や現像剤中のトナーが消費されてトナー濃度が変動する。したがって、トナー濃度の変動を抑えるためにトナー濃度制御装置を備え、必要に応じてトナーを補給してこの変動を抑制する必要がある。
しかしながら、二成分現像方式におけるトナーの帯電量は、トナー濃度だけではなく、二成分現像剤の摩擦によるトナー帯電量は、温度・湿度の周囲の環境条件、画像形成装置における画像形成動作のランニング条件、画像形成装置を構成する現像スリーブの精度、マグネットローラの時期的強さ等の機械的条件、トナー濃度を制御するためのトナー濃度制御装置におけるセンサの精度のバラツキによっても変動する。
【０００３】
一方、トナー濃度ではなく、この光学センサを用いて基準パターンのトナー付着量が一定になるように制御して画像濃度を一定にして形成される画質を一定にする基準画像濃度検知装置が用いられることがある。この基準画像濃度検知装置が用いられる画像形成装置では、画像濃度を一定にしようとすると、現像装置におけるトナー濃度が変動してしまう。特に、低温・低湿の環境下では、現像剤における摩擦帯電性が変動し、トナー帯電量が変動し、トナー帯電量が高くなることが多い。
この帯電性の変動によって、トナー帯電量が高くなると、画像濃度が低下するために、基準画像濃度検知装置によってトナーが供給される。すると、トナー濃度がある値以上に上昇すると、キャリアの被覆率には限界があるため、補給されたトナーを摩擦帯電させるキャリア上のトナー１個が占める専有面積が減り、摩擦帯電が不十分になり、帯電量の低いトナーが発生し、トナー飛散、地肌汚れなどを発生させる。逆に、帯電性の変動によって、トナー帯電量が低下した場合は、基準画像濃度検知装置によってパターン付着量を一定に制御しようとするため、トナーの供給が止められ、トナー濃度が低下する。すると、画像濃度不足・ベタ画像でのキャリア付着を発生させることになる。
【０００４】
したがって、二成分現像方式では、トナー濃度とトナー帯電量とを併せて制御しなければならない。例えば、特許文献１では、画像濃度の変動に対して、電源投入時の定着温度が所定の温度以下の時や、作像動作終了時から次の作像動作開始までの時間に応じて、連続作像中に、トナー濃度検知手段（Ｔセンサ）の目標値を変更し、または、全変更量を制限する画像形成装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、環境や、現像剤の経時変化によるトナー帯電量の影響を考慮していないうえに、トナーの帯電量が安定しない状態のまま、Ｔセンサの目標値で制御してトナー補給をしているので誤差が大きくなってしまうという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成装置が置かれた環境や、使用している現像剤のトナー帯電量、経時の現像剤のトナー帯電量、トナー帯電量の減衰を考慮して、トナー濃度、基準画像濃度を制御して長期に渡り安定した画像濃度を得ることができる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、所定の間隔で前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、前記現像装置により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、前記検出用基準画像に対する該基準画像濃度検知手段の検知値が所定の目標値となるように、その検知値に基づいてトナー濃度検知手段目標値を補正する補正手段とを有する画像形成装置において、置かれた環境と、現像剤の使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間と、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間とに基づいて、今回の作像開始から前記像担持体上に検出用基準潜像を形成する間隔と回数を決定し、連続作像中に前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、その検知値に基づいてトナー濃度の補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の画像形成装置によって、画像形成装置自身が置かれた環境と、現像剤の使用時間と、前回作像したときの連続稼動時間、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間に関わらず、連続作像時にトナーの帯電量が安定するまでに起こる画像濃度の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態であるタンデム型の内部の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態で、画像形成部の主要な構成を示す概略図である。
【図３】４つのプロセスカートリッジのうち１つを拡大して、その構成を示す概略図である。
【図４】現像剤が新しい時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移を示している。
【図５】現像剤が新しい時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移を示している。
【図６】現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移を示している。
【図７】現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移を示している。
【図８】通紙枚数に対して、連続した作像中に光学センサ８２による制御の有り、無しの場合における画像濃度の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるタンデム型の内部の構成を示す概略図である。
図２は、本発明の画像形成装置の一実施形態で、画像形成部の主要な構成を示す概略図である。
本発明に係る画像形成装置１は、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５と、原稿を読み取る読取装置４、トナー画像を形成する画像形成部６、そして、その下に給紙装置７０が配置されている。その他に、読取装置４と画像形成部６との間に、画像が形成された記録部材９を積載する排紙装置９０は配置されている。
画像形成装置１は、その中央部に画像形成部６が配置されている。画像形成部６では、その内部の略中央に、画像形成ユニットとしてプロセスカートリッジ２をブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナーに対応した４つを並列に並べたタンデム型に配列している。なお、図１及び図２で、各色トナーに対応した４つプロセスカートリッジ２の配列が異なるが、この配列は所望の画質に応じて適宜変更可能である。その上に、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトで、４つのローラ５３１、５３２、５３３、５３４に掛け回して支持され、回転駆動する中間転写ベルト５１を備えている。
また、図１及び図２を参照すると、４つのプロセスカートリッジの下方には、帯電した各感光体３の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置９が備えられている。中間転写ベルト５１を挟んで、各感光体３と対向する位置には、感光体３上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５１上に一次転写する一次転写ローラ５２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ５２は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。
【００１０】
中間転写ベルト５１の支持ローラ５３２で支持された部分の外側には、二次転写ローラ５４が圧接されている。二次転写ローラ５４は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。二次転写ローラ５４と中間転写ベルト５１との接触部が二次転写部であり、中間転写ベルト５１上のトナー像が記録部材９に転写される。
中間転写ベルト５１の支持ローラ５３１で支持された部分の外側には、二次転写後の中間転写ベルト５１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置５５が設けられている。
二次転写部の上方には、記録部材９上のトナー像を記録部材９に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、定着ローラ７１と、これに対向し、圧接して配置される、内部にハロゲンヒータを有する加圧ローラ７２とから構成されている。この他に、定着ローラ７１の代わりに、図示しないが、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ及び定着ローラに巻き掛けられた無端の定着ベルトを用いても良い。
画像形成装置の下部には、記録部材９を載置し、二次転写部に向けて記録部材９を送り出す給紙装置６０が備えられている。
【００１１】
以下、各装置について詳述する。
感光体３は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機系であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機系静電潜像担持体１１としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない静電潜像担持体１１を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また静電潜像担持体１１を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層９の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００１２】
帯電装置１０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ１１を備える。帯電ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。帯電ローラ１１は、感光体３に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ１１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体３表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ１１は、感光体に接触させずに、近接させても良い。ローラ形状であり、感光体３に近接している部分で、放電して、感光体３を帯電させることができる。また、非接触にすることで、帯電ローラ１１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ１１には、帯電ローラ１１表面に接触してクリーニングする帯電クリーナローラ１３が設けられている。
現像装置４０は、感光体３と対向する位置に、図示しないが内部に磁界発生手段のマグネットを備える現像ローラ４１が配置されている。現像ローラ４１の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げる機構を併せて有する２つの供給・撹拌スクリュ４３、４４が備えられている。現像ローラ４１によって搬送されるトナーと磁性キャリア（以下、単に「キャリア」と記す。）とからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記すことがある。）は、規制部材４２によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像ローラ４１に担持される。現像ローラ４１は、感光体３との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体３の潜像面に供給する。そして、現像ローラ４１上の現像剤を現像剤分離板４６で分離して現像装置４０内に回収し、補給されたトナーとサイド攪拌させて帯電させ、現像工程に供する。また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋが、着脱可能に感光体３上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、図２に示すように、各現像装置５に必要に応じトナーを、トナー補給経路４８を通じて供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ４５Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。
【００１３】
クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１が感光体３と当接・離間する機構を備え、画像形成装置本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレード２１をカウンタ方式で、感光体３に当接し、これによって、感光体３上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体３から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収コイル２２で、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
潤滑剤塗布装置３０は、固定されたケースに収容された固形潤滑剤３２と、固形潤滑剤３２に接触して潤滑剤を削り取り、感光体３に塗布するブラシローラ３１とブラシローラ３１で塗布された潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレード３４を備える。固形潤滑剤３２は、直方体状に形成されており、加圧バネ３３によってブラシローラ３１側に付勢されている。固形潤滑剤３２はブラシローラ３１によって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネ３３で加圧されているために常時ブラシローラ３１に当接している。ブラシローラ３１は、回転しながら削り取った潤滑剤を感光体３表面に塗布する。
本実施形態においては、上記ブラシローラ３１による潤滑剤塗布位置に対して移動方向の下流側の感光体表面に潤滑剤均し手段としての潤滑剤塗布ブレード３４を当接させている。潤滑剤塗布ブレード３４は弾性体であるゴムから構成されているものであり、クリーニング手段としての機能も持たせ、感光体３の移動方向に対してカウンタ方向に当接してある。
【００１４】
図３は、４つのプロセスカートリッジのうち１つを拡大して、その構成を示す概略図である。いずれのプロセスカートリッジ２でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別を示すＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの表示を省略する。各プロセスカートリッジ２は感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃを有し、各感光体３の周りには、感光体３表面に電荷を与える帯電装置１０、感光体３表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置４０、感光体３表面に潤滑剤３２を塗布する潤滑剤塗布装置３０、トナー像転写後の感光体３表面のクリーニングをするクリーニング装置２０がそれぞれ配置されている。
上述した各装置は、さらに、帯電装置１０は、帯電ローラ１１と図示しない帯電ローラ加圧バネと帯電クリーナローラ１２とから構成されている。潤滑剤塗布装置３０は、固形潤滑剤３２と潤滑剤加圧バネ３３と潤滑剤を塗布するブラシローラ３１と潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレード３４とから構成されている。現像装置４０は、感光体３に二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記す。）を搬送する現像ローラ４１、現像ローラ４１上の現像剤量を規制する現像規制部材４２、補給されたトナーをキャリアと攪拌しながら現像ローラ４１に供給する供給・撹拌スクリュ４３、４４、現像ローラ４１上の現像剤を分離させる現像剤分離板４６等から構成されている。クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１と廃トナー回収コイル２２とから構成されている。
図３では、これで、一つのプロセスカートリッジ２を形成しているが、プロセスカートリッジ２は、感光体３と、帯電装置１０、現像装置４０、クリーニング装置２０、潤滑剤塗布装置のいずれか１つ以上を一体的に支持していて、画像形成装置１に着脱可能になっていればよく、本実施形態のプロセスカートリッジ２に限定するものではない。
【００１５】
また、このプロセスカートリッジ２には、現像装置４０の現像剤収納部４７内における現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を検知するトナー濃度検知手段（以下、「トナー濃度センサ」又は「Ｔセンサ」と記すことがある。）８１が配置されている。このトナー濃度センサ８１は、トナー濃度検知として用いられる磁気センサを用いて、現像剤における見かけの透磁率の変化を検出している。つまり、検知内容は、トナー濃度によって所定の箇所にある磁性キャリアの量が変動することから、磁気センサが透磁率の変化として検知する。この検知した透磁率を出力電圧として、この出力電圧とトナー濃度との関係を予め求めておく。したがって、トナー濃度センサ８１からの出力電圧からトナー濃度を検知することができる。そして、現像装置４０の現像剤収納部４７内のトナー濃度が変動した場合には、トナー濃度と出力電圧との関係が予め設定された関係となるようにトナーの供給を制御する。これによって、現像装置４０内のトナー濃度を良好な画像を形成するトナー濃度に調整することができる。
また、このプロセスカートリッジ２には、感光体３の上に検出用基準潜像を形成し、その検出用基準潜像を現像装置４０により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段（以下、「光学センサ」又は「Ｐセンサ」と記すことがある。）８２が配置されている。これは、感光体３上に、帯電装置１０により均一に帯電した後、露光装置７あるいはＥＬ、ＬＥＤを用いる図示しない除電装置により、所定の間隔で感光体３上に検出用基準潜像（基準パターン潜像）を形成し、この潜像を現像装置４０により現像して検出用基準画像（基準パターン画像）を形成する。つぎに、感光体３上に作成した基準パターン像の濃度を、発光素子と受光素子との組み合わせによる光学センサ８２で、受光素子が受光した光の強さから基準のトナー付着量を検知することができる。
所定の間隔とは、予め定める間隔で、一定の枚数の作像後でも、連続作像中の記録媒体９を送付する間でも良い。また、補給したトナーが現像剤中に混合攪拌させるのに一定の時間が必要であり、連続した検知するよりは、一定の時間又は印刷枚数の後に検知することが好ましい。これによって、現像剤のトナー濃度ではないが、現像される量の目安となるトナー帯電量を間接的に検知することができ、予め設定された関係となるようにトナーの供給を制御する。これによって、現像装置４０内の現像剤を良好な画像を形成することができるように調整することができる。
【００１６】
図１ないし図３を参照して、画像形成装置１は、感光体３上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体３上に所望のトナー像が形成される。
感光体３は、不図示の駆動部によって回転駆動される。そして、帯電装置１０の位置で、感光体３の表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体３の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程である。）。
その後、感光体３の表面は、現像装置４０との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体３の表面は、中間転写ベルト５１及び一次転写ローラ５２との対向位置に達して、この位置で感光体３上のトナー像が中間転写ベルト５１上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体３上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体３の表面は、クリーニング装置２０との対向位置に達して、この位置で感光体３上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２１によって回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体３の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体３上の残留電位が除去される。
こうして、感光体３上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００１７】
図１ないし図３を参照して、具体的に画像形成動作を説明する。
画像形成部６の下方に配設された露光装置７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各プロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ上に向けて照射される。  
露光装置７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体３上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体３上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト５１上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト５１上にカラー画像が形成される。
４つの１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃは、それぞれ、中間転写ベルト５１を感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
【００１８】
そして、中間転写ベルト５１は、各１次転写バイアスローラ５２Ｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト５１上に重ねて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト５１は、二次転写ローラ５４との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラともなっている中間転写ベルト５１の支持ローラ５３２が、二次転写ローラ５４との間に中間転写ベルト５１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト５１上に形成されたカラートナー像は、この二次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録部材９上に転写される。このとき、中間転写ベルト５１には、記録部材９に転写されなかった未転写トナーが残存する。
中間転写ベルト５１上に残存する未転写トナーは、クリーニング装置２０によって除去されることで初期状態に復帰する。
こうして、中間転写ベルト５１上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００１９】
ここで、二次転写ニップの位置に搬送された記録部材９は、画像形成装置１の下方に配設された給紙装置６０にある給紙カセット６１から、給紙ローラ６２やレジストローラ対６３等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙装置６０には、転写紙等の記録部材９が複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ６２が回転駆動されると、一番上の記録部材９がレジストローラ対６３のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対６３に搬送された記録部材９は、回転駆動を停止したレジストローラ対６３のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト５１上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対６３が回転駆動されて、記録部材９が二次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録部材９上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、二次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録部材９は、定着装置７０の位置に搬送される。
二次転写ニップの上方に設けられている定着装置７０は、定着ローラ７１及び圧力ローラ７２による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録部材９上に定着される。
その後、記録部材９は、排紙ローラ対９３のローラ間を経て、画像形成装置１の外へと排出される。
排紙ローラ対９３によって画像形成装置１外に排出された記録部材９は、出力画像として、排紙部９１上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２０】
このような画像形成装置１で、磁性キャリア（単に、「キャリア」と記す。）とトナーとを有する二成分現像剤を用いている。現像剤は磁性・非磁性一成分現像剤と二成分現像剤とがある。二成分現像剤の方が、現像ローラ４１上への搬送量、トナーの帯電量の制御が容易であるため、広く用いられている。
二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記すことがある。）中のキャリアの含有量は、９０〜９８重量％であることが好ましく、９３〜９７重量％がさらに好ましい。
キャリアは、特に限定されないが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有することが好ましい。芯材は、体積平均粒径が１０〜１５０μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍがさらに好ましい。樹脂層の材料としては、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。また、樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。この被覆する樹脂
層の厚さは、０．１〜４μｍであることが好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。
トナー材料としては、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂等のトナーバインダーと、着色剤とを含有し、必要に応じて、荷電制御剤、ワックス等のその他の成分を含有する。これらの材料を各種有機溶媒に溶解し、着色剤を分散、かつ、離型剤を分散又は溶解し、これを前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。また、上記材料を熱溶融混練し得られた混練物を各種溶媒に一度溶解、分散した液を、前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的のトナーを得ることも可能である。また、トナーの体積平均粒径は、４〜１０μｍであることが好ましく、５〜８μｍがさらに好ましい。さらに、流動性等を改質するために無機微粒子、有機微粒子の外添剤を含んでいても良い。
【００２１】
しかしながら、二成分現像剤は長期にわたって画像形成動作を行っていると、劣化してくる。劣化の具体的な形態としては、一つはトナー帯電量が不安定になる。更に、具体的には、帯電量分布が広くなったり、また、逆帯電トナーが発生することがあげられる。この原因としては、トナー表面に外添される外添剤のトナー内部への埋没、飛散してトナー表面の存在量が減少、キャリアへの移行等の状況が発生するためである。
このような現像剤の劣化を抑制することは困難であり、そこで、例え、劣化しても一定の画質が得られるように、上述したトナー濃度センサ８１、光学センサ８２を用いて二成分現像剤の現像性を制御している。
【００２２】
光学センサ８２の方式では、感光体３、転写ローラ５２や中間転写ベルト５１等を用いて基準パターンを作ると、連続作像時には制御できなくなる場合があり、また、基準パターン分のトナーを廃棄しなければならずトナー効率が低いという問題がある。また、トナー濃度センサ８１の方式では、現像剤の劣化や環境変動、また現像剤や機械毎の現像条件のばらつきによる現像能力の変化に追随できないという問題がある。
そこで、光学センサ８２、トナー濃度センサ８１の方式を組み合わせることで互いの問題点を補うように制御が行われている。例えば、以下のようなステップで画像形成動作が制御されていた。
（１）ステップＳ１：コピーが終了すると、前回の光学センサ８２の検知から積算枚数が１０枚に達したかどうかが判断される。
（２）ステップＳ２：そして、積算枚数が、例えば、１０枚に達していれば、基準パターンを作成しその濃度を光学センサ８２で検知し、その検知出力Ｖｓｐと基準パターンのない地肌部の検知出力Ｖｓｇをメモリーに記憶する。
（３）ステップＳ３：次に、光学センサ８２の検知値：Ｖｐ＝Ｖｓｐ／Ｖｓｇから、所定のテーブルに従ってトナー濃度センサ８１の制御目標の補正値：ΔＶｔｒｅｆを決定する。
（４）ステップＳ４：次に、トナー濃度センサ８１の目標値をＶｔｒｅｆ＝Ｖｔｐ＋ΔＶｔｒｅｆに従い算出し、この目標値：Ｖｔｒｅｆがメモリーに記憶される。
（５）ステップＳ５：また、コピーが終了した際に前回の光学センサ８２の検知からの積算枚数が、例えば、１０枚に達していないときには、その積算枚数をメモリーに記憶する。このようにしてトナー濃度センサ８１の目標値：Ｖｔｒｅｆを決定する。
しかしながら、従来のように、単に、トナー濃度センサ８１、光学センサ８２の両方を用いただけでは、現像剤の経時による帯電性の変動、画像形成装置１が置かれた環境変動、画像形成装置１における機械毎の現像条件のばらつきによる現像能力の変化に追従できないという問題があった。
【００２３】
そこで、予め画像形成装置１に対して現像剤の帯電性と設置する環境条件等を検討し、トナー帯電量として制御に組み入れることとした。
まず、新しい現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性を調べた。
図４は、現像剤の新しい時の、３つの環境条件におけるトナー帯電量の通紙時間に対する推移を示す図である。
一般的には、高温高湿とは３０℃８０ＲＨ％、常温常湿とは２０℃６０ＲＨ％、低温低湿とは１０℃１０ＲＨ％の環境を言う。このように、温度と湿度とを変えることで、ほぼ現像剤の環境による帯電量の変化を予測することができる。図４では、高温高湿環境より低温低湿環境の方が、トナー帯電量が飽和した時の帯電量が高く、飽和するまでの時間も長い。これは、水分が多いと、結着樹脂等で構成されているトナーに比較して水分の電気抵抗が低いことから電荷の減衰が大きくなると共に、水分は摩擦帯電的には若干のプラス極性を有するためと考えられる。したがって、トナーがマイナス極性の時に特にこの傾向が顕著である。また、飽和までの時間は、水分による影響と共に、電子等の移動度の影響があると考えられる。
図５は、現像剤の新しい時の、３環境におけるトナー帯電量の放置時間に対する推移を示す図である。
低温低湿環境より高温高湿環境の方が、帯電量の低下量が大きい。これは、上述したように結着樹脂等で構成されているトナーに比較して水分の電気抵抗が低いことが、高温高湿における電荷の減衰を大きくしている。
【００２４】
次に、経時で使用している、設定された寿命に近い現像剤の電荷の帯電特性、減衰特性を調べた。
図６は、現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の通紙時間に対する推移を示す図である。
現像剤が新しい時とは逆に高温高湿環境の方が、トナー帯電量の変化量が大きい。このメカニズムは、不明であるが、トナーを構成する材料、キャリアを構成する材料との関係で変動するものであり、各トナー・キャリア毎にこれらのトナー帯電量の推移を調べておく必要がある。
図７は、現像剤が寿命に近い時の、異なる環境における、トナー帯電量の放置時間に対する推移を示す図である。
現像剤が新しい時と同様に、低温低湿環境より高温高湿環境の方が、帯電量の低下量が大きい。
上記のように、トナー帯電量が一定になるまでの時間はいろいろな条件によって変化する。
【００２５】
しかしながら、図４、図５、図６及び図７から、画像形成装置１が置かれた環境、現像剤の新品からの使用時間、前回作像したときの連続稼動時間、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間の４項目がわかれば、作像動作開始後にトナー帯電量が一定になるまでの時間を予想することができる。
本発明は、これらの情報から、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間まで所定の間隔で連続作像中に光学センサ８２が検知を行い、光学センサ８２によるトナー補給を支配的にする。ただし、トナー帯電量が安定しない状態で、トナー濃度センサ８１の検知によるトナー補給を行うことによる画像濃度変動を防ぐために、トナー濃度センサによる制御を行う。トナー帯電量が一定になったらトナー濃度センサ８１のみによるトナー補給にし、画像濃度を常に安定させることができる。
【００２６】
本実施例を具体的に示す。
まず、作像を開始するごとに以下の項目（１）〜（４）を測定する。
（１）画像形成装置内に設置された温湿度計により測定された、画像形成装置が置かれた環境
（２）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、現像剤の新品からの使用時間
（３）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、前回作像したときの連続稼動時間
（４）画像形成装置内に設置されたタイマーにより測定された、前回作像が終了してから今回作像するまでの放置時間
次に、これらの予め実験で求めた測定結果から、トナーの帯電量が一定になるまでの時間（以下、トナー帯電量安定化推定時間という）を、画像形成装置１内のマイクロコンピュータに予めプログラムされた計算式又はテーブルに基づいて決定する。
次に、前述で決められたトナー帯電量安定化推定時間と、前述の（１）置かれた環境と（２）新品からの使用時間の値から、最も適切な所定の間隔を決定し、その間隔で連続作像中に光学センサ８２で検知を行い、トナー補給を行うようにする。制御する所定の間隔の単位は、通紙する枚数でも、時間でもよい。
これらの（１）置かれた環境と（２）新品からの使用時間の値を選択した理由は、これらが、帯電量に与える影響が最も大きかったからである。したがって、光学センサ８２で検知を行った後、先の説明で１０枚まで光学センサ８２で検知による補給を行うと説明したが、この場合は、この枚数を適宜に増やすことが効果的である。
【００２７】
次に、本実施例を採用して効果の確認を行った例である。
図８は、通紙枚数に対して、連続した作像中に光学センサ８２による制御の有り、無しの場合における画像濃度の推移を示す図である。
ある条件で放置して、作像を開始する際、前述の４項目の測定値をもとに、トナー安定化推定時間と連続作像中に光学センサ８２で検知を行う。そして、その検知した値に基づいて、トナー濃度の補正を行う間隔と回数を決定する。
この決定に基づいて画像形成装置１は、図示しない補正手段でトナー濃度検知手段目標値を補正する。そして、この補正されたトナー濃度検知手段目標値に対応するように、トナー補給が制御される。
【００２８】
ここで、株式会社リコー製画像形成装置ｉｍａｇｉｏ  ＮＥＯ４５０の改造機にて、５％の黒化率を有する原稿を用いて、連続の複写テストを行った。
図８で示すように、ここでは、用いた画像形成装置ｉｍａｇｉｏ  ＮＥＯ４５０の改造機のトナー安定化推定時間は１００枚、間隔は２５枚おきという値を導き出した。
画像濃度は、普通紙の転写紙（リコー製タイプ６２００）にベタ画像で、それをマクベス反射濃度計ＲＤ５１４型で測定した。その条件で、連続通紙を行ったところ画像濃度の変動は見られなかった。
比較として、同じ放置時間で、本実施例の制御を反映しないで、光学センサによる検知を行わないまま、通紙した結果も載せておいた。トナー帯電量が安定する約１００枚まで画像濃度は低下し、それ以降はほぼ安定し画像濃度は低いままであった。光学センサによる補正手段による制御がなかったためである。
本実施例を採用することで、トナー帯電量が一定になる時間を予想し、その時間まで所定の間隔で連続作像中にＰセンサ検知を行い、Ｐセンサによるトナー補給を支配的にし、トナーの帯電量が安定しない状態で、トナー濃度センサ８１検知によるトナー補給を行うことによる、画像濃度変動を防ぎ、トナー帯電量が一定になったらトナー濃度センサ８１検知のみによるトナー補給にし、画像濃度を常に安定させることができ、連続作像中の画像濃度の変動が起きないことが確認された。
【符号の説明】
【００２９】
１  画像形成装置
２  画像形成ユニット／プロセスカートリッジ
３  像担持体／感光体
４  読取装置
５  自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
６  画像形成部
７  露光装置
９  記録部材
１０  帯電装置
１１  帯電ローラ
２０  クリーニング装置
２１  クリーニングブレード
２２  廃トナー回収コイル
３０  潤滑剤塗布装置
３１  ブラシローラ
３２  固形潤滑剤
３３  加圧バネ
３４  潤滑剤塗布ブレード
４０  現像装置
４１  現像ローラ
４２  規制部材
４３、４４  供給・撹拌スクリュ
４５  トナー補給カートリッジ
４７  現像剤収納部
４８  トナー補給経路
５０  転写装置
５１  中間転写ベルト
５２  一次転写ローラ
５３１、５３２、５３３、５３４  支持ローラ
５４  二次転写ローラ
５５  中間転写ベルトクリーニング装置
６０  給紙装置
６１  給紙カセット
６２  給紙ローラ
６３  レジストローラ
６４  排紙ローラ
７０  定着装置
８１  トナー濃度センサ
８２  光学センサ
９０  排紙装置
９１  排紙部
９２  排紙口
９３  排紙ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００１−１２５３６５
【図１】
2012198321.tif 000003
【図２】
2012198321.tif 000004
【図３】
2012198321.tif 000005
【図４】
2012198321.tif 000006
【図５】
2012198321.tif 000007
【図６】
2012198321.tif 000008
【図７】
2012198321.tif 000009
【図８】
2012198321.tif 000010